Đề tài Thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy chế biến thủy sản

MỞ ĐẦU Nước ta đang trong quá trình đổi mới, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đang được đẩy mạnh. Bên cạnh những thành tựu kinh tế xã hội mang lại do sự phát triển công nghiệp thì vấn đề môi trường cũng được đặt ra hết sức cấp bách. Nếu không được giải quyết thỏa đáng và kịp thời thì sẽ đe dọa đến việc duy trì bền vững nhịp độ tăng trưởng kinh tế, thậm chí còn làm chậm lại tốc độ tăng trưởng kinh tế và làm nảy sinh các vấn đề xã hội. Để đảm bảo phát triển bền vững, đi đôi với các biện pháp quản lý môi trường như tiết kiệm nguyên liệu, cải tiến công nghệ - thiết bị, áp dụng công nghệ hiện đại, công nghệ thân thiện với môi trường… thì việc xử lý nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất là rất cần thiết. Nếu không giải quyết tốt việc thoát nước và xử lý nước thải của nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sẽ gây ô nhiễm đối với các nguồn nước dẫn tới hậu quả xấu, gây tổn thất cho mọi ngành kinh tế. Trong đó các xí nghiệp chế biến thực phẩm, nước thải có chứa một lượng chất hữu cơ lớn, gây ô nhiễm nặng cho các nguồn tiếp nhận. Chế biến thủy sản là một ngành như vậy. Bên cạnh những mặt tích cực của ngành tồn tại những mặt trái, đó là vấn đề môi trường của ngành gây ra. Khí thải, chất thải rắn, nước thải nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì chính chúng là nguyên nhân làm suy giảm chất lượng cuộc sống. Trong đó nước thải cần được quan tâm giải quyết doo nước thải CBTS phát sinh với lượng lớn, có hàm lượng chất hữu cơ cao và chứa các thành phần sinh mùi… Việc tìm được một biện pháp xử lý cuối đường ống thích hợp cho ngành CBTS đang là mối quan tâm lớn của các cơ sở sản xuất. Bản đồ án này nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy CBTS. Đồ án gồm những nội dung chính sau: Chương 1: Khái quát về ngành công nghiệp CBTS Việt Nam và đặc trưng môi trường trong ngành CBTS Chương 2: Đánh giá hiện trạng ô nhiễm của nước thải trong ngành CBTS và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm Chương 3: Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và đề xuất phương án xử lý nước thải CBTS Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Chương 5: Tính toán chi phí CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THỦY SẢN VIỆT NAM VÀ ĐẶC TRƯNG MÔI TRƯỜNG TRONG NGÀNH CBTS QUÁ TRÌNH, XU THẾ PHÁT TRIỂN NGÀNH CBTS VÀ VỊ THẾ CỦA NGÀNH CBTS ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN: Việt Nam có hơn 3000km bờ biển, thềm lục địa kéo dài cùng với hàng ngàn đảo lớn nhỏ. Biển Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới có nhiều sông lớn cùng nhiều con sông nhỏ đổ ra biển Đông dồi dào phù sa kết hợp hai dòng hải lưu nóng ấm hình thành biển Việt Nam dồi dào phong phú nguồn lợi thuỷ hải sản, sản lượng đánh bắt mỗi năm có thể lên tới hàng triệu tấn thuỷ hải sản. Bên cạnh đó các đầm phá, rừng ngập mặn ven biển có diện tích gần một triệu hecta, mỗi năm có thể cung cấp gần 3.000.000 tấn tôm nuôi và 40.000.000 tấn thuỷ sản có giá trị thương mại. Quá trình phát triển và xây dựng tiềm lực CBTS có thể khái quát qua hai thời kỳ sau: * Từ năm 1976 đến năm 1989: Thời kỳ hoạt động sản xuất của ngành CBTS ở trong tình trạng sa sút kéo dài. Dạng công nghệ CBTS chủ yếu là sản xuất nước mắm và sản phẩm khô với trình độ công nghệ lạc hậu, thủ công. * Từ năm 1990 đến nay: công nghiệp CBTS không chỉ phát triển về số lượng mà còn nâng cao về chất lượng với việc tăng cường đổi mới thiết bị công nghệ, áp dụng các chương trình quản lý sản xuất nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm, đa dạng hoá sản phẩm. Từ đó làm cơ sở cho mở rộng thị trường xuất khẩu và nâng cấp giá trị sản phẩm thuỷ sản. Qua các giai đoạn, ngành thuỷ sản liên tục hoàn thành vượt mức toàn diện các chỉ tiêu kế hoạch Nhà nước giao với tốc độ tăng trưởng trung bình năm từ 5-8% về sản lượng khai thác và từ 10-25% về giá trị kim ngạch xuất khẩu. Đến năm 2005 tổng sản lượng khai thác đã đạt đến 2,95 triệu tấn, trong đó sản lượng khai thác tự nhiên là 1,76 triệu tấn và từ nuôi trồng thuỷ sản là 1,19 triệu tấn [13,14]. Từ năm 1991, điểm nổi bật trong hoạt động CBTS là việc ứng dụng rộng rãi, toàn diện công nghệ CBTS đông lạnh cả về số lượng và chất lượng trên phạm vi cả nước với tốc độ tăng trưởng mạnh. Cơ cấu sản phẩm sẽ biến động theo chiều hướng phát triển dạng sản phẩm nguyên con (IQF) có chất lượng cao từ 20% lên trên 50% và đồng thời sản phẩm dạng khối (Block) từ 80% sẽ giảm xuống dưới 50%. Đồng thời phát triển các dạng công nghệ có giá trị gia tăng lớn như: chế biến đồ hộp, sản phẩm thuỷ sản ăn liền. Bên cạnh đó công nghệ sản xuất Agar quy mô công nghiệp cũng đã thành công nên dạng công nghệ này có đầy đủ điều kiện để phát triển. Với các dạng công nghệ CBTS truyền thống: nước mắm, sản phẩm khô, bột cá, nhìn chung sản lượng sẽ tăng không đáng kể, duy trì ở mức ổn định và đảm bảo nhu cầu tiêu thụ nội địa [13,14]. Như vậy ngành CBTS nói chung và CBTS đông lạnh nói riêng là lĩnh vực mang lại giá trị xuất khẩu cao và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó không những đem lại nguồn lợi nhuận cao, đóng góp ngân sách cho nhà nước mà còn giải quyết công ăn việc làm cho hàng nghìn người lao động, đặc biệt là lao động nữ. Tuy ra đời muộn hơn so với các ngành công nghiệp khác, nhưng công nghiệp CBTS đã có đóng góp to lớn cho nền kinh tế của Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh vực xuất khẩu, đã thúc đẩy nền kinh tế thuỷ sản phát triển. GIỚI THIỆU MỘT SỐ DẠNG CÔNG NGHỆ CBTS ĐIỂN HÌNH: Dựa vào tính chất đặc thù của sản phẩm, quá trình chế biến và công nghệ sử dụng có thể chia công nghệ chế biến thuỷ sản thành một số công nghệ chế biến điển hình như sau: Chế biến thủy sản đông lạnh Chế biến sản phẩm đóng hộp Chế biến thuỷ sản khô và chế biến bột cá Chế biến agar Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh: Nước sạch Nguyên liệu (Tôm, cá, mực…) Hoá chất khử trùng (Clorin, Javen) Tiếp nhận nguyên liệu (kiểm tra chất lượng, rửa sơ bộ, bảo quản nguyên liệu) Xử lý, rửa sạch nguyên liệu (chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…) Phân loại, rửa sạch (phân hạng, phân cỡ, cân đo) Xếp khuôn, cấp đông (Dạng Block, IQF) Tách khuôn, bao gói (Vào túi PE, đóng hộp cacton) Bảo quản sản phẩm ( to -20oC, Block, IQF) Sản xuất nước đá Bảo quản nguyên liệu (to= 05oC) Nước thải Nước thải Nước thải Nước ngưng Nước Nước Nước đá Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng tươi Theo quy trình công nghệ sản xuất, sản phẩm từ CBTSĐL được phân thành 2 nhóm: đông lạnh dạng tươi và đông lạnh dạng chín. Đối với công nghệ CBTSĐL, nhu cầu sử dụng nguyên liệu thường dao động từ 1,4-3 tấn/ tấn sản phẩm đối với các loại: cá, tôm, mực, bạch tuộc. Lượng nước tiêu thụ thường 30-80m3/tấn sản phẩm với chế độ dùng nước gần như liên tục trong suốt quá trình chế biến sản phẩm [15]. Hình 1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng chín Nước sạch Nguyên liệu (Tôm, cá, mực…) Hoá chất khử trùng (Clorin, Javen) Tiếp nhận nguyên liệu (kiểm tra chất lượng, loại tạp chất, rửa sơ bộ) Xử lý, rửa sạch nguyên liệu (chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…) Phân loại, rửa sạch (phân hạng, phân cỡ, cân đo) Luộc hoặc nhúng theo mẻ Tách khuôn, bao gói (Vào túi PE, đóng hộp cacton) Bảo quản sản phẩm ( to -20oC, Block, IQF) Sản xuất nước đá Bảo quản nguyên liệu (to= 05oC) Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước Nước Hơi nước Làm mát (to 5oC) Xếp khuôn, cấp đông (dạng Block, IQF) Nước đá Nước ngưng Xử lý: bóc vỏ tôm, cắt khoanh mực,… Công nghệ chế biến đồ hộp: Đặc điểm của công nghệ sản xuất đồ hộp thuỷ sản là yêu cầu rất khắt khe về nguyên liệu: phải đảm bảo độ nguyên vẹn, thuộc loại “rất tươi”, kích thước tương đối đồng đều, không được gầy và nhỏ. Nguyên liệu dạng tươi sống Nguyên liệu dạng bán sản phẩm đông lạnh Nguyên liệu phối chế và phụ gia (agar, nước dùng, dầu mỡ, cà chua, gia vị…) Phân loại – Rã đông, Rửa - Xử lý nguyên liệu (chặt, cắt, mổ…) Hấp chín, làm nguội Tách da, xương, philê, làm sạch Cắt khúc, xếp hộp Rót dầu gia vị Ghép nắp, rửa sạch Thanh trùng Làm nguội, rửa sạch, lau khô Dán nhãn, bảo quản Nước Nước Nước, Hơi nước Nước Nước Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến đồ hộp cá Công nghệ chế biến thủy sản khô và bột cá: Nguyên liệu là các loại cá, tôm, ruốc, mực… không được chứa nhiều mỡ và không đòi hỏi quá cao về độ tươi. Quá trình phơi khô được thực hiện ngoài trời và trong trường hợp có mưa hoặc không có nắng thì có thể dùng quạt gió, bếp than, lò sấy để làm khô sản phẩm. Nguyên liệu (cá, mực tôm…) Xử lý nguyên liệu, rửa, loại tạp chất Luộc nguyên liệu, làm nguội Phơi khô hoặc sấy khô Ngâm, tẩm các loại gia vị Phân hạng, bao gói, bảo quản Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến thủy sản khô Nước Nước Nước thải Nước thải Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ chế biến bột cá theo phương pháp công nghiệp Nguyên liệu: cá và phế liệu Rửa nguyên liệu, loại bỏ tạp chất Cắt nhỏ, hấp chín, ép nước Sấy khô Nghiền bột Bao gói, bảo quản Nước Nước Nước thải Nước thải Hơi nước Ngô, đỗ các loại Sấy - nghiền Phối trộn Nước thải Công nghệ sản xuất Agar: Đây là dạng công nghệ có tính đặc thù, khác biệt so với các dạng công nghệ CBTS khác. Quá trình sản xuất sử dụng nhiều loại hoá chất để xử lý nguyên liệu trong điều kiện nhiệt độ cao với mục đích tách agar (sunfat polysacarit) ra khỏi rong câu. Nguyên liệu (rong câu) Rửa nguyên liệu, loại bỏ tạpchất Xử lý kiềm (NaOH), rửa đến trung tính Tẩy trắng (NaOCl), rửa sạch Xử lý axit (CH3COOH), rửa đến trung tính Nấu chiết, lọc trong Để nguội đông Ép và cấp đông để tách nước Rã đông vắt ráo Sấy khô nghiền bột Bao gói Bảo quản Nước sạch Hoá chất các loại Nước Dung dịch kiềm Dung dịch NaOCl Dung dịch CH3COOH Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Cắt sợi, cắt miếng Hình 1.6 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất Agar VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CÔNG NGHIỆP CBTS: Trên cơ sở quá trình công nghệ sản xuất, quy mô và cơ cấu sản phẩm, đặc tính nguyên liệu sử dụng, nhận thấy các nguồn gây ô nhiễm môi trường từ công nghiệp chế biến thủy sản là: nước thải, chất thải rắn và khí thải. Trong đó chủ yếu là nước thải và chất thải rắn do có thải lượng lớn và thành phần ô nhiễm hữu cơ cao, dễ chuyển hóa trong điều kiện tự nhiên tạo nên nhiều yếu tố bất lợi cho môi trường. Chất thải rắn: Đặc điểm chung cho hầu hết các dạng công nghệ CBTS là tổn hao nguyên liệu khá lớn do tỷ lệ phần không sử dụng được (đầu, xương, vây, vẩy, nội tạng…) cho chế biến lớn. Vì vậy đã tạo ra một lượng lớn các phế liệu thủy sản từ quá trình sản xuất. Nguồn phát sinh: Nguồn phát sinh chất thải rắn sản xuất tập trung chủ yếu ở công đoạn xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm. Tùy thuộc vào chủng loại, giá trị sử dụng nguyên liệu và mục đích chế biến mà các phế liệu thủy sản có thể là các loại: đầu, vỏ, xương, da, nội tạng… Ngoài phế liệu thủy sản, còn có thể có các thành phần chất thải rắn khác như: giấy bao gói, túi PE, vỏ hộp cacton…từ đóng gói sản phẩm, tro xỉ từ lò hơi cấp nhiệt. Đặc điểm chung của chất thải rắn: Phế thải từ các nguyên liệu thủy sản có thành phần chủ yếu là các hợp chất hữu cơ như protein, lipit, hydratcacbon… Ngoài ra còn chứa các thành phần khoáng vô cơ, vi lượng như Ca, K, Na, Mg, P, S, Fe, Zn, Cu… và nước. Các vụn phế liệu thủy sản dễ bị phân hủy bởi nhiều loại vi sinh vật làm phát sinh các hơi khí có mùi khó chịu, độc hại như Metan, Amoniac, Indol, Scatol, Mecaptan,... gây ô nhiễm môi trường không khí và bất lợi cho sức khỏe con người. Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại các xí nghiệp CBTS: Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở CBTS quy mô công nghiệp đều đã thực hiện các giải pháp phân loại thu gom theo đặc tính thành phần và nguồn phát sinh chất thải rắn cho các mục đích: tận thu, tái sử dụng, đảm bảo yêu cầu an toàn vệ sinh thực phẩm hoặc điều kiện thải bỏ. Phế liệu thủy sản được thu gom và định kỳ đưa ra khỏi khu vực sản xuất, phân loại và đưa vào tái sử dụng hoặc đưa ra ngoài để tránh tồn lưu gây mất vệ sinh, ô nhiễm môi trường. Phần lớn phế liệu sản xuất được tận thu, bán cho các đơn vị có nhu cầu sử dụng vào các mục đích: chế biến bột cá chăn nuôi, làm thức ăn gia súc, phân bón cho cây trồng... Các loại phế thải sản xuất khác như bao bì, túi nilon, vỏ thùng, hộp,… cũng được thu gom riêng biệt và bán cho đối tượng thu mua phế liệu. Đánh giá chung: Tình hình quản lý chất thải rắn hiện tại về cơ bản không còn là vấn đề đáng lo ngại đối với công nghiệp CBTS nhưng vẫn cần thiết phải có những giải pháp đồng bộ, toàn diện để duy trì công tác ngăn ngừa, kiểm soát và sử dụng có hiệu quả nguồn phế liệu thủy sản [12]. Khí thải và các yếu tố gây ô nhiễm không khí: * Mùi hôi tanh: Được tạo ra từ quá trình phân giải, phân hủy các thành phần hữu cơ của nguyên liệu, phế liệu thủy sản. Mùi tanh của nguyên liệu tồn tại trong suốt quá trình chế biến, tập trung ở các bộ phận tiếp nhận và xử lý sơ chế sản phẩm, khu vực chứa phế liệu, các phương tiện thu gom chất thải… * Hơi Clorine: Tạo thành trong quá trình sử dụng nước sạch có pha hóa chất Clorine để khử trùng nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ chế biến, nhà xưởng… Hơi Clorine có mùi hắc khó chịu xuất hiện thường xuyên trong nhà xưởng và chủ yếu tại các khu vực tiếp nhận, sơ chế nguyên liệu, vệ sinh thiết bị, dụng cụ tập trung. * Tác nhân lạnh rò rỉ: Có thể có vì trong nhà máy chế biến thủy sản sử dụng nhiều thiết bị lạnh để cấp đông, bảo quản, sản xuất nước đá. Khi đó các hơi độc chủ yếu là NH3, CFC. * Điều kiện vi khí hậu: Môi trường làm việc của người lao động tại phần lớn các xí nghiệp CBTS thường có độ ẩm cao do sử dụng nhiều nước cho các công đoạn chế biến và khả năng thông thoáng bị hạn chế do yêu cầu cách ly để đảm bảo các điều kiện vệ sinh thực phẩm. Tùy theo loại hình công nghệ chế biến, môi trường vùng làm việc có thể có những chênh lệch lớn về nhiệt độ so với ngoài trời gây bất lợi cho sức khỏe người lao động. * Tiếng ồn: Phát sinh từ thiết bị động lực như máy phát điện, máy lạnh. Mức độ ô nhiễm nói chung không lớn, mang tính chất cục bộ. Nước thải: Hầu hết các loại hình công nghệ CBTS đều có nhu cầu sử dụng nước khá lớn cho nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm. Do vậy đã tạo ra một lượng lớn nước thải trong quá trình sản xuất. Tổng lượng nước thải công nghiệp CBTS ước tính trong năm 2004 vào khoảng 27,1 triệu m3. Theo quy mô và cơ cấu sản phẩm, lượng nước thải từ CBTSĐL lớn hơn rất nhiều so với các nhóm sản phẩm khác, chiếm tới 61,2% tổng lượng thải và có đủ thành phần tính chất đặc trưng cho nước thải của ngành CBTS [12]. Nguồn phát sinh: Nước thải sản xuất trong CBTS chiếm khoảng 85 – 90% tổng lượng nước thải và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau: Nước rửa trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm Nước vệ sinh nhà xưởng, trang thiết bị, dụng cụ Từ các thiết bị công nghệ như: nước giải nhiệt, nước ngưng. Tùy thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh có sự khác biệt về thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước. Nước thải từ chế biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản xuất agar được tạo ra gần như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là từ xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm. Nước thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử lý nguyên liệu. Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc. Riêng đối với sản xuất bột cá, còn phát sinh một lượng nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao từ công đoạn ép cá. Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở CBTS thường chiếm từ 10 – 15% tổng lượng nước thải, được phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho nhu cầu ăn, uống, tắm, rửa, vệ sinh… của người lao động. Thành phần ô nhiễm của nước thải CBTS: Nước thải CBTS thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải. Nước thải thường có mùi khó chịu, độc hại do quá trình phân hủy sinh học. Thành phần không tan và dễ lắng chủ yếu là các mảnh vụn xương thịt, vây, vẩy… và còn có các tạp chất vô cơ như cát, sạn… Ngoài ra đối với phần lớn các nhóm sản phẩm thủy sản, trong nước thải thường chứa các loại hóa chất khử trùng, chất tẩy rửa từ vệ sinh nhà xưởng, thiết bị. Bảng 1.1 Nồng độ ô nhiễm trung bình trong nước thải một số loại hình CBTS [13,14] Loại hình chế biến Chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm pH SS BOD COD NTS PTS Đông lạnh 7,3 350 800 1100 90 20 Đồ hộp 7,1 100 478,8 775,6 24,84 11,82 Surimi (sản phẩm ăn liền) 7,8 586 3120 4890 125 11,32 Nước mắm 7,5 75 20 40 - - Mực khô, tôm khô các loại 7,5 250 100 150 20 6 Agar 6,7 136,6 217,8 413,8 9,7 27,5 Nước thải CBTS nhìn chung có nồng độ ô nhiễm hữu cơ khá cao. Nước thải từ CBTSĐL có nồng độ ô nhiễm cao hơn rõ rệt so với các loại hình chế biến khác, nhận thấy đây là nguồn ô nhiễm chính trong công nghiệp CBTS. Nước thải từ các xí nghiệp chế biến nước mắm, theo đánh giá chung, có nồng độ ô nhiễm thường ở mức thấp hơn giới hạn cho phép. Nước thải từ công nghệ CBTS ăn liền có nồng độ các chất ô nhiễm rất cao, hơn hẳn các loại sản phẩm khác. CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI TRONG NGÀNH CBTS VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM 2.1 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI TRONG NGÀNH CBTS: 2.1.1 Thành phần cấu thành nguyên liệu của ngành CBTS [16]: Thành phần hóa học của nguyên liệu thủy sản quyết định đặc điểm, tính chất của nước thải. Để đánh giá hiện trạng nước thải ngành CBTSĐL một cách đúng đắn, cần tìm hiểu về tính chất nguyên liệu, các thành phần cấu tạo nên nguyên liệu thủy sản. Nước: chiếm tỷ lệ khá lớn 60 – 80% trọng lượng cơ thể động vật thủy sản và tồn tại ở hai dạng chủ yếu là nước tự do và nước liên kết. Protit: là thành phần chính trong tổ chức cơ thịt động vật chiếm từ 15 – 25% trọng lượng phần thịt ăn được. Quá trình phân giải protit diễn ra rất nhanh dưới tác dụng xúc tác đặc hiệu của các nhóm enzim. Ở các loại thủy sản, quá trình này diễn ra rất nhanh khiến nguyên liệu dễ bị hư hỏng, ươn thối sau quá trình đánh bắt. Lipit: trong cơ thể nguyên liệu thủy sản luôn luôn tỷ lệ nghịch với lượng nước và thường dao động trong khoảng 0,7 – 8% phần thịt ăn được. Lipit không tan trong nước, chứa nhiều axit béo không no, cấu tạo mạch dài, không đông đặc ở nhiệt độ thường và dễ bị oxy hóa gây nên hiện tượng ôi hóa tạo ra các mùi khó chịu. Enzim: ở động vật thủy sản có hoạt tính sinh học mạnh kết hợp với cơ thịt mềm, lỏng lẻo, chứa nhiều nước do đó làm tăng khả năng phân giải gây ra dễ hư hỏng, ươn thối sản phẩm và phát sinh các mùi độc hại. Chất khoáng: khá phong phú, trong đó chiếm một lượng tương đối lớn là các chất: Ca, P, Fe, Na, K, I, Cl. Vitamin chủ yếu là các loại A, D, B trong đó hàm lượng vitamin A, D lớn hơn nhiều so với động vật trên cạn. Nitơ: là một thành phần có trong chất chiết trong tổ chức cơ thịt các loại thủy sản, khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi tanh, hôi thối như: Trimetylamin, Amoniac, Ure, Sunfuahydro… Sơ đồ dòng nước thải trong chế biến thủy sản đông lạnh: Từ sơ đồ dòng thải mô tả trên hình 2.1, nhận thấy tất cả các quy trình CBTS đều sử dụng nhiều nước. Lượng nước thải trong CBTS thường dao động mạnh, tùy thuộc vào từng loại công nghệ sản xuất, chủng loại nguyên liệu chế biến, yêu cầu kỹ thuật đối với mỗi nhóm, loại sản phẩm. Nhu cầu sử dụng nước trung bình chung từ 30 – 80m3/tấn SP. Tiếp nhận nguyên liệu (cân, kiểm tra chất lượng, rửa loại tạp chất, bảo quản…) Xử lý, rửa sạch nguyên liệu (chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…) Phân loại, rửa sạch (phân hạng, phân cỡ, cân đo) Xếp khuôn, cấp đông (dạng Block, IQF) Tách khuôn, bao gói (vào túi PE, đóng hộp cacton) Bảo quản sản phẩm (-200C) +Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp +Đá bảo quản, muối +Clorin khử trùng +Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp +Clorin khử trùng +Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp +Clorin khử trùng,muối +Nước cấp đông và vệ sinh công nghiệp +Clorin khử trùng +Nước làm mát thiết bị +Nước tách khuôn và vệ sinh công nghiệp +Nước cho giải nhiệt các thiết bị hệ thống lạnh +Nước thải lẫn cát sạn, muối, nước đá, clorine +Nước thải lẫn máu, nhớt, dịch nội tạng, clorine và lượng nhỏ CTR: da, xương, vụn thịt… +Nước thải lẫn máu, dịch, clorine và vụn nhỏ: da, xương, vụn thịt… +Nước thải lẫn các chất hữu cơ hòa tan ngấm ra từ nguyên liệu, phụ gia. Nước ngưng, nước làm mát +Nước thải từ tách khuôn và vệ sinh công nghiệp +Nước ngưng, nước làm mát thiết bị thất thoát Hình 2.1 Sơ đồ mô tả các dòng thải nước trong quy trình CBTSĐL Theo [16], tỷ lệ % lượng nước thải theo từng công đoạn chế biến như sau: Nước thải trong quá trình tiếp nhận nguyên liệu không ổn định, có tính gián đoạn và tập trung ở thời gian bắt đầu mỗi ca sản xuất, thường chiếm khoảng 10 – 15% Nước thải trong công đoạn xử lý nguyên liệu tương đối ổn định, liên tục, thường chiếm khoảng 40 – 50% Nước thải trong công đoạn xếp khuôn, cấp đông thường không ổn định, thường chiếm 15 – 20% Nước thải từ vệ sinh thiết bị, nhà xưởng được định kỳ xả thải theo nhiều đợt trong suốt thời gian làm việc, thường chiếm 20 – 25% Nước kỹ thuật, làm mát thiết bị được xả vào cuối ca sản xuất, thường chiếm 1 – 5%. Tại các xí nghiệp CBTS, nước thải sản xuất thường chiếm 85 – 90% tổng lượng nước thải công nghiệp và phần còn lại là nước thải sinh hoạt. 2.1.3 Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải: Bảng Tải lượng ô nhiễm nước thải của một số nhà máy CBTS [13,14] TT Tên cơ sở công nghiệp Công suất (TSP/ngày) Tải lượng ô nhiễm SS BOD5 COD N P 1 Công ty XNK thủy sản Việt Nam (SEAPRODEX) 12 – 15 484 3300 3960 198 21 2 Công ty chế biến hàng xuất khẩu Q3 (EPCO) 25 – 30 396 2700 3240 162 19 3 XNXK thủy hải sản Seaspimex 6 – 9 380 1100 1425 110 23 4 XN đông lạnh Nhà Bè 3,5 – 5 53 360 423 22 5 5 XN CBTSXK Cần Thơ 3 – 6 200 682 900 30 8 6 Công ty XNKTS An Giang 8 – 12 1028 900 - 40 10 7 Cty CBTSXK Nha Trang 4 – 6 420 533 810 54 17 8 Cty Animex Đà Nẵng 1 – 2 351 460 630 - 9 Xí nghiệp đông lạnh Huế 2 – 3 - 428 717 - - 10 Cty XNK TS Quảng Ninh 4 - 6 - - 1347 189 47 Từ tải lượng ô nhiễm của một số nhà máy nêu trên, nhận thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải thường không ổn định, phụ thuộc nhiều vào chủng loại nguyên liêu, đặc tính sản phẩm, trình độ công nghệ và thiết bị, kỹ thuật chế biến, nhu cầu sử dụng nước cũng như những đặc điểm riêng của từng cơ sở sản xuất. Mức độ nhiễm bẩn theo các chỉ tiêu ô nhiễm dao động rất lớn. So sánh kết quả của các thông số đánh giá ô nhiễm với TCVN 5945 – 2005 về giới hạn thông số và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp áp dụng đối với nguồn loại B, cho thấy phần lớn vượt giới hạn cho phép nhiều lần: SS từ 1 – 5 lần, BOD5 3 – 18 lần, COD 2 – 14 lần, Nts đến 1,8 lần, Pts đến 4,2 lần và hàm lượng dầu mỡ động vật đến 2,6 lần. Với tỷ lệ BOD5/COD từ 0,6 – 0,7, cho thấy nước thải sản xuất tương đối thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ. MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NƯỚC VÀ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI TRONG CBTS: Quản lý nội vi: Thay thế phương thức vận chuyển nguyên liệu, phế liệu theo các máng thủy lực bằng các phương tiện vận chuyển như xe đẩy, thùng chứa, băng tải… Đá bảo quản khi chuyển đến các bộ phận sản xuất cần sớm đưa vào sử dụng để giảm mất mát, hao hụt. Thay thế phương thức rửa nguyên liệu dưới vòi nước chảy liên tục trong quá trình xử lý chế biến bằng rửa trong các thùng, chậu, định kỳ thay nước rửa. Khóa chặt các van, tránh rò rỉ trong nhà xưởng Thu gom chất thải rắn hoặc phụ phẩm trước khi vệ sinh bằng nước. Vệ sinh nhà xưởng thiết bị bằng vòi phun áp lực cao. Huấn luyện kỹ thuật chế biến cho công nhân Giáo dục nâng cao nhận thức của công nhân về vấn đề tiết kiệm nước. Kiểm soát quá trình: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu trước khi chế biến Đảm bảo dây chuyền hợp lý, không phải chờ đông hoặc bảo quản đá Bảo ôn các đường ống dẫn tác nhân lạnh, dẫn dầu, cách nhiệt đúng cách các phòng lạnh. Sử dụng hợp lý lượng clorine để tẩy trùng Lắp đặt các van điều chỉnh lưu lượng tại các khu vực dùng nước nhằm kiểm soát việc tiêu dùng và mất mát nước Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng tổng và lưu lượng tại các phân xưởng, các thiết bị sử dụng nhiều nước. Thiết lập kế hoạch giám sát mức tiêu thụ nước. Xây dựng kế hoạch kiểm tra định kỳ hệ thống cấp nước, phát hiện và sữa chữa, thay thế kịp thời để chống thất thoát, rò rỉ. Thu hồi, tái sử dụng: Tái sử dụng nước mạ băng, tách khuôn, xả đá, nước giải nhiệt cho các mục đích khác Sử dụng triệt để chất thải rắn bằng cách bán cho các cơ sở chế biến thức ăn gia súc. Thay thế, cải tạo trang thiết bị và nhà xưởng theo hướng SXSH: Cải tạo nâng cao hiệu suất các trang thiết bị chế biến và sử dụng phù hợp với công nghệ sản xuất, tiết kiệm nguyên vật liệu. Cải tạo hoặc lắp đặt mới hệ thống cung cấp nước đáp ứng được yêu cầu: riêng biệt các mục đích sử dụng, phân phối nước đều, đảm bảo lưu lượng, áp lực cần thiết và phải được kiểm soát bằng van, khóa và các thiết bị đo. Cải tạo hoặc xây mới hệ thống thoát nước. Đường thoát nước trong các phân xưởng được thiết kế sao cho: thuận lợi phân luồng các dòng thải có mức độ ô nhiễm khác nhau, kín và thoát nước tốt. CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN 3.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nước thải thường chứa nhiều tạp chất khác nhau. Mục đích của xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn ở mức chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra. Để đạt được mục đích, ta phân biệt ba phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý: Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 3.1.1 Phương pháp xử lý cơ học: Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm: Song chắn rác, lưới lọc: dùng để chắn giữ tất cả các tạp chất có thể gây ra các sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm đường ống hay kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống. Bể tách dầu mỡ: thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ. Dầu mỡ trong nước thải thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau khi xử lý không được lẫn dầu mỡ mới được thải ra sông. Hơn nữa nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít lỗ rỗng của vật liệu lọc và còn làm hỏng cấu trúc của bùn hoạt tính trong bể aerotank … Bể điều hoà: được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Quá trình lắng: trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Sự lắng của các hạt được xảy ra dưới tác dụng của trọng lực. Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I, bể lắng cấp II. Bể lắng cát được đặt sau song chắn rác và trước bể điều hoà có nhiệm vụ tách ra khỏi nước các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than, cát. Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ và các chất rắn khác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải. Tuyển nổi: là phương pháp dùng để loại bỏ tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám vào các bọt khí. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong luyện kim thu hồi khoáng sản quý và cũng được sử dụng trong xử lý nước thải tách các chất lơ lửng không tan hay một số chất keo… Bể lọc dùng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Có nhiều loại lọc: lọc chậm, lọc nhanh, lọc chân không, lọc ép… Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới tác dụng của các lực ly tâm trong các cyclon thuỷ lực hay máy ly tâm. Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được khoảng 60% các tạp chất không hoà tan và khoảng 20% BOD [6]. 3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học và hoá lý: Cơ sở các phương pháp này là phản ứng hoá học, các quá trình hoá lý giữa chất bẩn với hoá chất được cho thêm vào. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học và hóa lý sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại. Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hóa học và hóa lý có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải. Một số phương pháp xử lý phổ biến: Phương pháp oxi hoá khử: trong quá trình oxy hoá các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxi hoá chỉ dùng được trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng các phương pháp khác. Các phương pháp oxy hoá khử như: điện giải, ozon hoá… Keo tụ: khi các tạp chất trong nước thải có kích thước nhỏ hơn 10-4mm thì xử lý bằng các phương pháp cơ học khó có được hiệu quả cao và phải tốn rất nhiều thời gian do vậy cần áp dụng phương pháp khác, đó là phương pháp keo tụ. Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất , trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi. Hấp phụ: dùng để tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn, phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có nồng độ các chất đó rất nhỏ, những chất này không thể phân hủy bằng phương pháp sinh học và thường có độc tính cao. Chất hấp phụ thường sử dụng là than hoạt tính. Phương pháp trao đổi ion: là quá trình trong đó các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion cùng điện tích trong nước thải khi tiếp xúc với nhau. Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi các kim loại cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và các chất phóng xạ. 3.1.3 Phương pháp sinh học: Thực chất của phương pháp này là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất khác làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được một số chất làm vật liệu để xây dựng tế bào cũng như sinh trưởng và sinh sản và do vậy sinh khối được tăng lên và hệ quả là nước thải được làm sạch. Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau, có thể chia thành hai loại chính sau: Phương pháp hiếu khí: là quá trình xử lý sinh học xảy ra trong sự hiện diện oxy, sử dụng các vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20-40oC. Quá trình hoạt động và phát triển của vi sinh vật được gọi chung là hoạt động sống gồm hai quá trình: dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn Nitơ, Photpho cùng những kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nước. cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hóa của vi sinh vật trong nước thải đều cần oxy. Để đáp ứng được nhu cầu oxy này, người ta thường khuấy trộn nước để oxy được khuếch tán và hòa tan vào nước song biện pháp này chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu về oxy. Do đó người ta sử dụng các biện pháp khác như: thổi khí (bằng khí nén hay quạt gió với áp lực cao) kết hợp với khuấy trộn. Các phương pháp xử lý thường dùng: Phương pháp bùn hoạt tính Phương pháp lọc sinh học Phương pháp hồ sinh học Trong các phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí trên thì việc áp dụng hồ sinh học hiện đang có xu hướng giảm do đòi hỏi mặt bằng lớn và hiệu quả xử lý thấp. Các công nghệ xử lý sinh học hiếu khí thường dùng được chỉ ra trên hình 3.1 Công nghệ xử lý SH hiếu khí Hồ sinh học hiếu khí Sinh trưởng dính bám Sinh trưởng lơ lửng Aerotank Hiếu khí tiếp xúc Xử lý sinh học từng mẻ SBR Lọc nhỏ giọt Lọc cao tải Đĩa quay sinh học Hình 3.1 Các phương pháp xử lý sinh học hiếu khí Phương pháp yếm khí: là quá trình xử lý sinh học trong điều kiện không có oxy, sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Thường phương pháp xử lý này được áp dụng để lên men, ổn định cặn và áp dụng cho nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao. Phân hủy yếm khí có thể chia thành 3 giai đoạn: Thủy phân Lên men các axit hữu cơ Tạo khí metan Ngược lại với quá trình hiếu khí, trong xử lý nước thải bằng phân hủy yếm khí, tải trọng tối đa không bị hạn chế bởi chất phản ứng như oxy, nhưng trong công nghệ xử lý yếm khí cần lưu ý đến hai yếu tố quan trọng: Duy trì sinh khối và vi khuẩn càng nhiều càng tốt Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật. Các công nghệ xử lý sinh học yếm khí thường dùng được chỉ ra ở hình 3.2 Công nghệ xử lý SH yếm khí Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng dính bám Vách ngăn Tầng giá thể lơ lửng Lọc kỵ khí UASB Tiếp xúc kỵ khí Xáo trộn hoàn toàn Hình 3.2 Các phương pháp xử lý sinh học yếm khí Những công trình xử lý sinh học phân thành hai nhóm: Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm. Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể biophin), bể làm thoáng sinh học (Aeroten)…Do các điều kiện nhân tạo mà quá trình diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90-95% []. Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền bệnh. Bởi vậy sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một lượng bùn đáng kể. Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng đợt I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy nhất thiết phải xử lý loại bùn thải đó. 3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC: Do nước thải quá trình chế biến thủy sản chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ vì vậy phương pháp xử lý chính để xử lý nước thải thủy sản là phương pháp sinh học. Sau đây sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý sinh học. 3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sinh học yếm khí: 3.2.1.1 Cơ sở lý thuyết: Xử lý sinh học bằng phương pháp yếm khí là sử dụng các chủng vi khuẩn kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy. Tùy thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta phân loại quá trình này thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan… Những sản phẩm cuối của quá trình lên men là cồn, các axit, axeton, khí CO2, H2, CH4. Đặc điểm của hệ thống: Tiêu tốn năng lượng nhỏ Tốc độ phân hủy các chất hữu cơ nhỏ, do đó thời gian lưu nước thải lớn Có hiệu suất xử lý cao Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp yếm khí: Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải gồm ba giai đoạn Giai đoạn 1: Thủy phân Một nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosaccarit, aminoaxit, để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động. Giai đoạn 2: Lên men axit Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ hơn: CH3-(CH2)2-COOH, CH3-CH2-COOH, CH3-COOH, H-COOH. Trong giai đoạn này, BOD, COD giảm không đáng kể, còn pH giảm tương đối mạnh (pH < 7) Giai đoạn 3: Lên men metan Nhóm vi khuẩn metan hóa chuyển hóa các sản phẩm ở giai đoạn lên men axit tạo thành khí metan. Quá trình này có thể diễn ra theo hai cơ chế Đê cacboxyl hóa: CH3-COOHCH4 + CO2 4CH3-CH2-COOH + 2H2O 7CH4 + 5CO2 CH3-CO-CH3 2CH4 + CO2 Do khử CO2: 4H2 + CO2 CH4 + H2O 2CH3-CH2-COOH + CO2 CH4 + 2CH3-COOH CO2 CH4 + H2O Xử lý sinh học yếm khí là một trong những phương pháp xử lý sinh học nước thải giàu chất hữu cơ có hiệu quả, thích hợp với loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Tuy nhiên yêu cầu thiết bị cao, vận hành tương đối khó và sinh mùi khó chịu là những hạn chế của phương pháp xử lý sinh học yếm khí. Cơ sỏ lý thuyết của phương pháp sinh học hiếu khí: Cơ sở lý thuyết: Phương pháp này thực chất là thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, các chất vô cơ có khả năng phân hủy sinh học được nhờ các vi sinh vật hô hấp hiếu khí trong điều kiện có oxy. Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp hiếu khí: Gồm ba giai đoạn Oxy hóa các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 VSV xCO2 + H2O + NH3 + H Tổng hợp để xây dựng tế bào: CxHyOzN + O2 C5H7NO2 + H2O + CO2 + H VSV C5H7NO2 là công thức hóa học của tế bào vi sinh vật ở thời điểm có hô hấp nội bào Hô hấp nội bào: Nếu quá trình oxy hóa diễn ra đủ dài thì sau khi sử dụng hết các chất hữu cơ sẵn có trong nước thải sẽ bắt đầu diễn ra quá trình chuyển hóa các chất ở tế bào bằng việc oxy hóa các chất liệu của tế bào. C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + H NH3 + O2 NO2- NO2- + O2 NO3- VSV VSV Động học của quá trình xử lý hiếu khí: Sự phát triển của vi sinh vật: Sự tăng trưởng của vi sinh vật theo dạng đường cong ABCDE A B C D E Thời gian Mật độ TB . . . . . Quá trình sinh trưởng chia thành các giai đoạn sau: (a) Giai đoạn tiềm phát (AB) (giai đoạn sinh trưởng chậm) Vi sinh vật cần thời gian để thích nghi với môi trường và ở cuối giai đoạn này vi sinh vật mới bắt đầu phát triển và khi đó các tế bào mới tăng về số lượng nhưng chủ yếu kích thước tế bào phát triển còn số lượng tăng không đáng kể X = X0, (X: sinh khối vi sinh vật, mg/l) (b) Giai đoạn lũy tiến (BC) (giai đoạn tăng trưởng logarit) Vi sinh vật phát triển theo hàm logarit và tốc độ tăng trưởng riêng đạt giá trị cực đại. Trong suốt thời kỳ này các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản, khả năng thu nhận và đồng hóa thức ăn. (c) Giai đoạn phát triển ổn đinh (CD) (giai đoạn cân bằng) Số lượng tế bào VSV được giữ ở mức không đổi (số lượng tế bào mất đi bằng số lượng tế bào mới sinh ra). Tính chất sinh lý tế bào vi sinh vật thay đổi, cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt. (d) Giai đoạn suy vong (DE) (giai đoạn tự chết) Trong giai đoạn này tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần tốc độ chết vượt xa tốc độ sinh sản. Tốc độ tăng trưởng riêng Nồng độ cơ chất để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra có hiệu quả thì ta phải đảm bảo các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, các chất dinh dưỡng, trong môi trường phải không có các chất độc, đảm bảo điều kiện tốt nhất cho hệ vi sinh. Tốc độ tăng trưởng tế bào [2]: : tốc độ tăng trưởng riêng KS: hằng số bán bão hòa = f (T, pH, các chất độc…) max : tốc độ sinh trưởng riêng cực đại (s-1, ngày-1) S: nồng độ cơ chất (mg/l) X: nồng độ sinh khối vi sinh vật (mg/l) Sự tăng trưởng của tế bào và việc sử dụng chất nền [2]: Trong cả hai trường hợp nuôi cấy theo mẻ và liên tục, một phần cơ chất được chuyển thành các tế bào mới, một phần được oxy hóa thành các chất vô cơ. Do các tế bào mới phải tiếp tục sử dụng các chất nền có trong nước thải và sinh sản tiếp nên có thể thiết lập được quan hệ giữa sự tăng trưởng của tế bào và viếc sử dụng chất nền. Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (là tỉ số giữa khối lượng tế bào với khối lượng chất nền được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian nhất định ở pha sinh trưởng logarit) rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/l.s), (mg/l.ngày) Với : tốc độ sử dụng chất nền cực đại trên một đơn vị sinh khối Ảnh hưởng của hô hấp nội bào: Trong các công trình xử lý nước thải, không phải tất cả các tế bào vi sinh vật đều có tuổi như nhau và đều ở trong giai đoạn sinh trưởng logarit mà có những tế bào già, chết và sinh trưởng chậm. Khi tính toán tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật ta phải xét đến tổ hợp các hiện tượng này và ta giả thiết sự giảm khối lượng của tế bào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với nồng độ vi sinh vật có trong nước thải. Ta gọi sự giảm khối lượng này là hô hấp nội bào. Tốc độ hô hấp nội bào [2]: Kd: hệ số phân hủy nội bào (1/ngày) X: nồng độ sinh khối (mg/l, g/m3…) Kết hợp với quá trình phân hủy nội bào, tốc độ tăng trưởng thực của tế bào: rg’: tốc độ tăng trưởng thực của vi khuẩn Tốc độ tăng trưởng riêng thực: (1/ngày) Tốc độ tăng sinh khối của bùn hoạt tính: Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng sinh hóa của quá trình xử lý sinh học. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình truyền tải oxy vào trong nước, quá trình trao đổi chất và quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh hóa trong quá trình xử lý nước thải được biểu diễn theo công thức [2]: K20: tốc độ phản ứng ở 200C KT: tốc độ phản ứng ở T0C : hệ số nhiệt (=1,047) 3.2.2.4 Hệ thống Aeroten: Nguyên tắc làm việc: Trong bể Aeroten, các vi sinh vật hiếu khí thực hiện quá trình oxy hóa các chất vô cơ, hữu cơ có trong nước thải có khả năng oxy hóa sinh học. Các vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm trong nước thải như chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển, nhờ đó mà nước thải được xử lý. Sơ đồ hệ thống: Bể Aeroten Bùn tuần hoàn Nước thải vào Nước thải ra Xả bùn dư Hệ thống Aeroten gồm 1 bể Aeroten và một bể lắng thứ cấp. Bể Aeroten là nơi xảy ra các quá trình oxy hóa các chất tạo thành bông bùn và các sản phẩm khác. Bể lắng có tác dụng tách bùn khỏi nước ra bằng trọng lực. Một phần bùn này sẽ được tuần hoàn lại bể Aeroten để đảm bảo duy trì nồng độ bùn ở mức thích hợp. Phần còn lại sẽ được xả đi và đưa đi xử lý tiếp. Một số công thức tính toán bể Aeroten [2]: Sơ đồ làm việc của hệ thống Aeroten Bể Aeroten Qr , Xr ,S Q , S0, X0 Qe , Xe , S Qw, Xr Q + Qr S, X Theo mô hình này, nước thải đi vào hệ thống Aeroten với lưu lượng Q, chứa chất nền có nồng độ S0 còn lượng bùn hoạt tính không đáng kể coi như bằng không, Xo=0. Nước thải khi đi vào bể được khuyâý trộn lý tưởng và phân bố đều ngay lập tức trong toàn bộ thể tích bể. Cùng với nước thải đi vào bể còn có dòng bùn hoạt tính tuần hoàn lấy từ bể lắng đưa vào với lưu lượng Qr và nồng độ bùn Xr, nồng độ bùn hoạt tính trong bể là X. Sau thời gian lưu nước giờ trong bể lượng chất nền khi ra khỏi bể giảm xuống còn S, nước chảy sang bể lắng với lưu lượng Q+Qr, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn hoạt tính X. Qua bể lắng nước được lắng trong xả ra nguồn với Qe, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn Xe. Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể có nồng độ Xr, một phần tuần hoàn lại, phần dư xả ra bể chứa cặn với Qw, Xr để xử lý tiếp. Coi việc giảm nồng độ chất nền và tăng khối lượng bùn hoạt tính chỉ xảy ra trong bể Aeroten và coi thiết bị là khuấy trộn lý tưởng: tại một thời điểm bất kỳ, nồng độ của một chất tại mọi vị trí của thiết bị đều bằng nhau và bằng nồng độ của chất đó ra khỏi thiết bị. Cân bằng vật chất: Tổng quát: vào + nguồn = ra + tích lũy Phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng: Lượng bùn vào bể Lượng bùn thực tăng lên trong bể sau thời gian lưu Lượng bùn xả ra khỏi bể Lượng bùn tích lũy trong bể + + = Trong đó: Q : lưu lượng nước thải đi vào bể (m3/ngày) X0 : nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải, thường không đáng kể X0=0 Vr : thể tích bể Aeroten (m3) rg’ : tốc độ sinh trưởng thực của bùn (mg/m3.ngày) Qw : lưu lượng xả theo bùn ở bể lắng (m3/ngày) Xr : nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng (mg/l) Qe : lưu lượng nước đã được xử lý ra khỏi bể lắng (m3/ngày) Xe : nồng độ bùn trong nước đã lắng (mg/l) : tốc độ thay đổi bùn hoạt tính trong bể Aeroten Phương trình cân bằng chất nền: Chất nền dòng vào Chất nền đã sử dụng Chất nền dòng ra Sự thay đổi chất nền theo thời gian + = + Trong đó: S0: nồng độ chất nền dòng vào (mg/l) S: nồng độ chất nền dòng ra (mg/l) rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/m3.ngày) Tính dung tích bể Aeroten: Xét quá trình ổn định: Từ phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng suy ra: Ta có là thời gian lưu của bùn trong công trình và gọi là tuổi của bùn. Khi thiết kế hệ thống xử lý sinh học thường thiết kế với thời gian lưu bùn lớn hơn so với thời gian lưu bùn nhỏ nhất và tỉ số Tính thời gian lưu bùn nhỏ nhất: Ta có: Khi thời gian lưu bùn nhỏ nhất thì hệ thống xử lý không đạt hiệu quả tức là S=S0. Trong nhiều trường hợp S0>>KS và coi tốc độ phân hủy đầu vào rất nhỏ Kd=0 Vậy suy ra Khi đã chọn thì có thể tính thể tích bể: Từ phương trình cân bằng chất nền ta có: Suy ra: Thể tích bể: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: Trong công trình xử lý nước thải có thể phân loại theo công đoạn như sau: Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II Khử trùng Xử lý cặn Xử lý bậc III Các công đoạn xử lý nước thải được mô tả ở sơ đồ hình 3.3 Xử lý cấp I Xử lý cấp III Xử lý cấp II Xử lý sơ bộ Cl2 Nước thải vào Dòng ra 6 5 4 3 2 Tạp chất Cát sỏi Bùn hoạt tính Bùn thải 9 8 7 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý và các mức độ xử lý nước thải Song chắn rác 4. Xử lý cấp II 7. Bể lắng bùn Bể lắng cát 5. Bể lắng II 8. Bể tiêu hủy bùn Bể lắng cấp I 6. Bể tiếp xúc Clo 9. Thiết bị tách nước 3.3.1 Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ: Công đoạn này có nhiệm vụ khử các vật rắn nổi có kích thước lớn và các tạp chất rắn có thể lắng ra khỏi nước để bảo vệ bơm và các đường ống. Xử lý sơ bộ thường gồm các thiết bị: Song chắn rác Máy nghiền, cắt vụn rác Bể lắng cát, bể vớt dầu mỡ Bể làm thoáng sơ bộ Bể điều hòa chất lượng và lưu lượng 3.3.2 Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I: Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Có nhiều loại bể lắng như bể lắng hai vỏ, hố ga, bể lắng ngang, bể lắng đứng… 3.3.3 Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II: Giai đoạn này gồm các quá trình sinh học (đôi khi có cả quá trình hóa học) có tác dụng khử hầu hết các tạp chất hữu cơ hòa tan có thể phân hủy bằng sinh học. Đó là các quá trình: hoạt hóa bùn, lọc sinh học hay oxy hóa sinh học trong các hồ và phân hủy yếm khí, chuyển các chất hữu cơ dễ phân hủy thành các chất vô cơ; các chất hữu cơ ổn định thì tạo thành bông cặn dễ loại bỏ ra khỏi nước. Các công trình và thiết bị trong công đoạn này thường chia ra các nhóm: - Bể hiếu khí với bùn hoạt tính - Lọc sinh học hoặc qua cánh đồng lọc - Mương oxy hóa - Đĩa quay sinh học - Lắng lần II Trong nhiều trường hợp, công đoạn này chỉ gồm một trong các công trình hoặc thiết bị trên kết hợp với lắng lần II. Người ta có thể dùng các loại hình trang thiết bị kỵ khí đóng vai trò cơ bản cho công đoạn này đó là: bể phân hủy kỵ khí, lên men metan, hồ kỵ khí, hồ tùy tiện, lọc kỵ khí... hoặc kết hợp kỵ khí trước, hiếu khí sau đối với nước thải nhiễm bẩn nặng. Có nhiều trường hợp công đoạn này không phải là các quá trình sinh học mà theo quá trình hóa học hoặc hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion… 3.3.4 Khử trùng: Mục đích của quá trình khử trùng là nhằm đảm bảo nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng, vi rút gây và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm nhu cầu oxy sinh hóa của nguồn tiếp nhận. Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ, nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp. Khử trùng có nhiều phương pháp: dùng clo, ozon, tia cực tím… 3.3.5 Xử lý cặn: Công đoạn này có vai trò làm cho cặn ổn định và loại bớt nước để giảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng. Có nhiều phương pháp xử lý cặn: Cô đặc cặn hay nén cặn Ổn định cặn Sân phơi bùn Làm khô bằng cơ học Đốt cặn trong lò thiêu 3.3.6 Xử lý bậc III: Xử lý bậc III thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao. Có thể dùng các công trình, thiết bị sau: - Lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước; lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước - Xử lý hóa chất để ổn định chất lượng nước - Dùng hồ sinh học để xử lý thêm… 3.4 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỘT NHÀ MÁY CBTS: 3.4.1. Tham khảo một số quy trình xử lý đã triển khai thực hiện đối với nước thải ngành thủy sản: 1 2 4 9 11 10 7 3 6 5 Khí Clo Hình 3.4 Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản của công ty Agrex Sài Gòn 9. Bể nén bùn 10. Trạm bơm bùn Sân phơi bùn 5. Bể lắng đợt II 6. Bể tiếp xúc 7. Công trình xả nước thải ra sông Sài Gòn 8. Cấp không khí nén 1. Song chắn rác 2. Bể điều hòa 3. Bể lắng I Bể xử lý sinh học dính bám Nước thải Bể gom Bể điều hòa Bể tuyển nổi Bể UASB Bể Aeroten Bể lắng Máng trộn Nguồn tiếp nhận Clorine Nước hòa khí cao áp Sục khí Sục khí Bể mêtan Bể chứa bùn Bể nén bùn Máy lọc ép băng tải Bùn khô dạng bánh Bùn đặc Nước tách bùn Cặn váng nổi Bùn đã phân hủy Bùn tuần hoàn Bùn Hình 3.5 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản công ty TNHH Hùng Vương Song chắn rác Bể lắng cát Bể thu gom Máy sàng rác Bể điều hòa Bể UASB Bể lọc sinh học Bể lắng Bể tiếp xúc Nguồn tiếp nhận Chlorine Không khí Nước thải Thùng thu rác Sân phơi cát Thùng thu rác Bể thu bùn Bể nén bùn Máy ép bùn Bể thu nước dư Thải bỏ Nước dư Nước tuần hoàn Hình 3.6 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản NATFISHCO Nước thải SCR Bể gom Bể điều hòa Bể lắng I Bể UASB Sông Bể khử trùng Bể phân hủy bùn Bể lắng II Aeroten Chế biến thức ăn gia súc Bùn tuần hoàn Bùn Thải bỏ Sân phơi bùn Bể nén bùn Bể chứa bùn Hình 3.7 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải công ty chế biến thủy sản Việt-Nga Tóm tắt các quy trình tham khảo trên: Có thể tóm tắt các phương pháp xử lý của các quy trình đã tham khảo ở trên như sau: Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp: Xử lý cơ học UASB Aeroten Lắng II Xử lý bùn cặn Bể lọc sinh học Xử lý bùn cặn Lắng II UASB Xử lý cơ học Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học: Ưu, nhược điểm của từng quy trình: * Cả hai quy trình trên đều có những ưu điểm như sau: Vận hành tương đối đơn giản Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao Phương pháp kết hợp quá trình yếm khí và hiếu khí được sử dụng rất phổ biến * Tuy nhiên, các quy trình xử lý trên có những nhược điểm như sau: Quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp: Rất nhạy cảm với các chất gây ức chế Thời gian vận hành khởi động dài Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi Quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học: Không phù hợp với nước thải có hàm lượng SS cao Dễ bị bít kín Chiếm nhiều diện tích, thường sử dụng ở vùng nông thôn, thị trấn. Lựa chọn thông số thiết kế: Mục đích của đồ án là thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy chế biến thủy sản với các yêu cầu sau: Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép Phù hợp với quy hoạch của các nhà máy chế biến thủy sản nói chung Phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp Theo phân tích và tìm hiểu hiện trạng nước thải, dựa vào đặc trưng nước thải của một số cơ sở chế biến thủy sản đã đề cập ở bảng 1.2, chọn các thông số đầu vào để thiết kế hệ thống xử lý như bảng dưới đây: Bảng 3.1 Đặc trưng nước thải vào hệ thống xử lý TT Thông số Giá trị 1 Q(m3/ngày) 150 2 pH 7 – 7,5 3 BOD5(mg/l) 1200 4 COD(mg/l) 1800 5 SS(mg/l) 400 6 Tổng Nitơ(mg/l) 75 7 Tổng Photpho(mg/l) 10 Lựa chọn phương án xử lý: Dựa trên đặc trưng nước thải đã lựa chọn thiết kế, nhận thấy nước thải ở đây có hàm lượng chất hữu cơ cao, tỷ lệ BOD5/COD>0,5, đồng thời nước thải không chứa các chất độc đối với vi sinh vật như các kim loại nặng, các axit hoặc kiềm mạnh…nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. Đồng thời, qua tham khảo các quy trình xử lý đã được áp dụng, lựa chọn hệ thống Aeroten để xử lý nước thải chế biến thủy sản của nhà máy. Tuy nhiên, do hàm lượng BOD5, COD, SS trong nước thải khá cao (BOD5 = 1200, COD = 1800, SS = 400) nên trước khi đi vào hệ thống Aeroten, cần kết hợp các biện pháp xử lý khác để giảm hàm lượng các chất ô nhiễm, để phù hợp với điều kiện làm việc của bể Aeroten và giảm tải trọng cho bể Aeroten. Phương pháp tuyển nổi có khả năng khử được một lượng lớn các chất rắn lơ lửng, do đó có thể xử lý nước thải bằng phương pháp này trước khi vào hệ thống Aeroten. Trên cơ sở đó, đề xuất một công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản như sau: Nước thải Song chắn rác Bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp Bể tuyển nổi Nước tuần hoàn Đổ bỏ Máy ép bùn băng tải Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận Bể khử trùng Bể lắng đợt II Bể Aeroten Bùn tuần hoàn Chú thích: Nước thải Bùn Nước tuần hoàn Hình 3.8 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải thủy sản Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được thu gom vào hệ thống cống dẫn và đi vào trạm xử lý. Từ cống nước thải qua song chắn rác thô để loại bỏ các rác có kích thước lớn, rồi sau đó đổ bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp, tại bể điều hòa, dòng nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ các chất bẩn tạo điều kiện vận hành tốt và giúp giảm thể tích cho các công trình xử lý nước thải phía sau, đồng thời tại bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp sẽ lắng được một phần chất rắn lơ lửng trong nước thải. Hàm lượng chất lơ lửng trong thành phần nước thải thủy sản khá cao, tiếp đó nước thải được bơm lên bể tuyển nổi và thực hiện quá trình tuyển nổi áp lực, các chất màu, máu, mỡ từ bể tuyển nổi được đưa đi xử lý ở các thiết bị xử lý bùn cặn. Sau khi ra khỏi bể tuyển nổi, BOD5, COD, SS trong nước thải giảm một lượng đáng kể và được đi qua bể Aeroten để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại đây nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính nhờ oxy không khí mà máy thổi khí cung cấp. Nước thải ở đầu ra của bể Aeroten có lẫn bùn hoạt tính được dẫn vào bể lắng để tách bùn. Một phần bùn dư từ đáy của bể lắng được bơm tuần hoàn hồi lưu trở lại bể Aeroten để đảm bảo hiệu quả xử lý, lượng bùn dư thừa được bơm bùn dẫn đến bể nén bùn. Nước trong sẽ chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng và được hòa trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn. Nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945 - 2005 và được xả ra nguồn tiếp nhận gần đó. Bùn được đưa vào bể nén bùn được xử lý nhằm giảm ẩm ở bể, tách nước bằng máy ép bùn băng tải. Bùn sau khi tách nước được đem đi thải bỏ. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4.1 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ: Để thiết kế hệ thống XLNT, sử dụng các số liệu lựa chọn, hoạt động sản xuất của công ty hàng ngày thải ra lượng nước thải là 150m3, lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường giao động so với lưu lượng trung bình giờ. Chọn hệ số không điều hoà K = 1,5 [1], khi đó tính được: Lưu lượng giờ trung bình: Qtb : 6,25m3/h = 0,0017m3/s Lưu lượng cực đại Qmax : 9,375m3/h = 0,0026m3/s Lưu lượng cực tiểu Qmin: 4.17m3/h = 0,0016m3/s Một số thông số đầu vào và yêu cầu đầu ra cho toàn hệ thống cho trong bảng sau Bảng 4.1 Các thông số đầu vào và đầu ra Thông số Đầu vào Đầu ra (TCVN 5945-2005 B) Thời gian thải (giờ) 24 - Lưu lượng (m3/ngày) 150 - pH 7,1 – 7,3 5,5 – 9 BOD5 (mg/l) 1200 50 COD (mg/l) 1800 100 TSS (mg/l) 400 100 Tổng nitơ (mg/l) 75 30 Tổng phốt pho (mg/l) 10 6 4.2 TÍNH SONG CHẮN RÁC: Hình 4.1 Song chắn rác ho h1 hs h1 α L1 L1 Ls Bs Bm Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho xử lý nước thải sau đó. Song chắn rác được thiết kế nhằm ngăn những vật liệu lớn như vỏ hộp, rác, đá, vật thải khác đi vào hệ thống làm tắc bơm, đường ống… gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống XLNT. Song chắn rác được làm bằng kim loại , đặt ở cửa vào kênh dẫn. Với lưu lượng nước thải 150m3/ngày đêm, lưu lượng nước thải không lớn nên chọn song chắn rác với tách rác bằng thủ công. Nguyên tắc cấu tạo song chắn rác chỉ ra ở hình 4.1. Các thông số lựa chọn tính toán cho song chắn rác chỉ ra ở bảng 4.2 Bảng 4.2 Các thông số tính toán cho song chắn rác [7] Thông số Làm sạch thủ công Kích thước song chắn rác: Chiều rộng thanh chắn b (mm) Chiều dày thanh chắn s (mm) 5 – 15 26 – 28 Khe hở giữa các song chắn (mm) 16 – 50 Độ dốc theo phương thẳng đứng α (độ) 30 – 45 Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn vs (m/s) 0,3 – 0,6 Tổn thất áp lực cho phép Δp (mm) 150 Trên cơ sở số liệu bảng trên, chọn các thông số sau: Vân tốc nước trong mương là vs = 0,4 (m/s) Độ dốc theo phương đứng của song chắn rác là 30o, hay độ dốc theo phương ngang là α = 60o Chọn loại thanh thông dụng nhất là thanh có tiết diện hỗn hợp: cạnh vuôn góc ở phía sau và canh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy Chiều rộng của thanh chắn rác là s = 5(mm) à d = 25 (mm) Khoảng cách giữa các thanh chắn b = 16 (mm) Chiều rộng mương đặt song chắn rác chọn Bs = 350 (mm) 4.2.1 Tính toán các kích thước song chắn rác: Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1 Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh va khe hở như sau: Bs = n x s + (n +1) x b Với: Bs : là chiều rộng mương đặt song chắn rác, Bs = 350mm N: số thanh chắn rác s: chiều rộng thanh chắn rác, s = 5mm b: khoảng cách giữa các thanh, b = 16mm Phương trình trên trở thành: 350 = n x 5 + (n+1) x 16 ó n = 15,9 n là số thanh chắn rác theo lý thuyết, khi tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy do ứ đọng rác thì số thanh được xác định như sau: nt = k.n (k: hệ số tính đến hiện tượng thu hẹp dòng chảy k = 1,05 [4]) nt = 1,05x15,9 = 16,695 Chọn n = 17 thanh, có thể điều chỉnh kích thước khe hở giữa các thanh lại như sau: 350 = 5 x 17 + (17 + 1) x b => b = 15mm 4.2.2 Tính mương đặt song chắn rác: Chiều cao lớp nước trong mương đặt song chắn rác [6]: Trong đó: Qmax : lưu lượng nước thải cực đại trong 1 giờ vs: Tốc độ nước trong mương, vs = 0,4 m/s Bs: Chiều rộng mương đặt song chắn rác Bs = 0,35m Chọn: Chiều rộng đường dẫn nước thải đến song chắn rác Bm = 200mm Góc thu trước khi vào song chắn rác φ = 30o Chiều dài phần mương lắp đặt song chắn rác chọn Ls = 1m [2] Chiều dài phần mở rộng trước song chắn rác [6]: Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác [6]: 4.2.3 Lượng rác giữ lại ở song chắn rác: Sau khi qua song chắn rác SS giảm 4% Lượng SS đi vào song chắn rác: ngày .SS = 150(m3/ngày).400(mg/l) = 150(m3/ngày).400.10-3(kg/m3) = 60 (kg/ngày) Lượng rác được giữ lại ở song chắn rác: Wr = 4%W = 0,04.60 = 2,4 (kg/ngày) 4.2.4 Tổn thất áp lực qua song chắn rác [5]: Trong đó: v: vận tốc dòng thải trước song chắn, chọn v = 0,6m/s [5] p: Hệ số tính toán đến trở lực do song chắn bị bít kín bởi dòng thải, chọn p=3[5] ξ: trở lực cục bộ của song chắn, phụ thuộc tiết diện của thanh đan [5]: Với: β là hệ số hình dạng, β = 1,83 α là góc nghiêng song chắn so với mặt phẳng ngang α = 60o => β = Vậy hp = Trở lực qua song nhỏ, không ảnh hưởng nhiều đến dòng chảy Tổng kết tính toán song chắn rác: Bảng 4.3 Kết quả tính toán song chắn rác Mương đặt song chắn Song chắn Thông số Kích thước Thông số Kích thước L1 0,13m s 5mm L2 0,075m d 25mm Ls 1m b 16mm Bs 0,35m N 17song Bm 0,2m α 60o BỂ ĐIỀU HÒA KẾT HỢP VỚI BỂ LẮNG: Tính bể điều hòa: Điều hòa lưu lượng dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Trong thực tế khi nhà máy hoạt động nước thải sẽ sinh ra với lưu lượng không, thiết kế bể này sẽ tránh được tình trạng hệ thống xử lý làm việc quá tải so với công suất thiết kế. Tính toán bể điều hòa: Do nước thải có sự dao động về lưu lượng và chất lượng nên chọn thời gian lưu nước = 3h Thể tích cần thiết của bể: Vđiều hòa Tính bể lắng: Các thông số tính toán bể lắng đợt 1 dựa trên số liệu của các nhà khoa học đưa ra từ thực nghiệm [1] Bảng 4.4 Các thông số tính toán bể lắng đợt 1 Tên thông số Đơn vị đo Giá trị các thông số Khoảng dao động Giá trị tiêu biểu Thời gian lưu nước h 1,5 – 2,5 2 Tải trọng bề mặt Giờ trung bình Giờ cao điểm m3/m2.ngày 31 – 50 81 – 122 40 89 Chọn thời gian lưu trong bể lắng đợt 1 là = 2h Thể tích bể: Vlắng = Q.= (m3) Nhận thấy Vđiều hòa>Vlắng, vậy ta thiết kế một bể kết hợp điều hòa và lắng với thể tích V=Vđiều hòa = 25(m3) Bể điều hòa thường được thiết kế với chiều sâu từ 1,5 – 2m [5]. Chọn H1 = 1,5m Thiết diện bề mặt bể: (m2) Chọn L x W = 4,5 x 3(m) Chiều cao vùng lắng cặn chọn H2 = 0,5[2] Chiều cao bảo vệ chọn H3 = 0,5 Chiều cao bể H = 2,5m Vậy kích thước bể là L x W x H = 4,5 x 3 x 2,5 Thời gian lưu nước trong bể: (ngày) = 4,32(h) Kiểm tra vận tốc nước trong vùng lắng: Vận tốc nước chảy trong vùng lắng: Vận tốc giới hạn trong vùng lắng: Trong đó: k: hệ số phụ thuộc vào tính chất cặn, lấy k = 0,05 [1] : tỷ trọng của hạt, chọn = 1,25.103kg/m3 [1] g: gia tốc trọng trường g = 9,8m/s2 d: đường kính tương đương của hạt, thường chọn d = 10-4m f: hệ số ma sát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt của hạt và chỉ số Reynold của hạt khi lắng, chọn f = 0,025 [1] Vậy (m/s) Vậy vận tốc nước chảy trong vùng lắng nhỏ hơn vận tốc giới hạn trong vùng lắng. Hiệu quả khử BOD5 và SS [1]: Trong đó: R: hiệu quả khử BOD5 hoặc SS (%) : thời gian lưu nước (h) a, b: các hằng số thực nghiệm chọn theo bảng 4.5 Bảng 4.5 Giá trị của các hằng số thực nghiệm a, b [1] Chỉ tiêu a b Khử BOD5 Khử cặn lơ lửng 0,018 0,0075 0,020 0,014 Vậy hiệu quả khử BOD5: (%) Hiệu quả khử SS: (%) Để an toàn khi thiết kế các công trình xử lý phía sau, chọn hiệu quả khử BOD5 và SS của bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp là RBOD5 = 30%, RSS = 50%. 4.4 BỂ TUYỂN NỔI: Hàm lượng chất lơ lửng trong thành phần nước thải thủy sản khá cao, quá trình tuyển nổi làm cho các hạt lơ lửng, các chất dễ nổi như mỡ, dính kết với các bọt khí và nổi lên trên bề mặt, nhờ đó tách được các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Thông số đầu vào bể tuyển nổi: Thông số đầu vào bể tuyển nổi: Giả sử sau khi qua song chắn rác và bể điều hòa SS giảm 50%, BOD5 giảm 30%, COD giảm 20%, Nitơ tổng giảm 10% vậy ta có các thông số đầu vào bể tuyển nổi như sau: Bảng 4.6 Các thông số đầu vào bể tuyển nổi Chỉ tiêu BOD5 COD SS N P Hàm lượng (mg/l) 840 1440 200 67,5 10 Điều kiện tốt nhất để tách các hạt (mỡ cá, máu, thịt cá) trong quá trình tuyển nổi là khi tỉ số giữa lượng pha khí & rắn A/S = 0,01 ÷ 0,1 [6], chọn A/S = 0,05 Với : tỷ số giữa lượng không khí và lượng hạt rắn, ml không khí/mg chất rắn [6] => Trong đó: b: độ hòa tan của không khí trong nước ở áp suất khí quyển và phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải. Ở nhiệt độ 20oC => b = 18,73 ml/l [6] f: Độ bão hòa của không khí trong nước thường bằng 0,5 ÷ 0,8[6]. Chọn f = 0,5 mg/l P: áp suất tuyệt đối tại đó nước được bão hòa, at 1,3: trọng lượng tính theo mg của một ml không khí 1: hằng số tính đến hệ thống làm việc ở điều kiện khí quyển Sa: nồng độ chất thải rắn trong nước thải Sa = 200mg/l Áp suất yêu cầu của máy nén khí được tính theo công thức: 0,05 P = 2,82(atm) Chọn các thông số của bể tuyển nổi: Tải trọng bề mặt là 48 m3/m2ngày Hiệu quả khử cặn lơ lửng 70% Hiệu quả khử dầu mỡ đạt 85% 4.4.1 Kích thước bể tuyển nổi: Chọn bể tuyển nổi hình tròn. Diện tích bề mặt tuyển nổi được tính: Đường kính bể tuyển nổi: Chọn D = 2(m) Thể tích yêu cầu của bể tuyển nổi: Trong đó: : thời gian tuyển nổi, =15 – 60 phút [6]chọn = 30ph = 0,5h Chiều cao phần tuyển nổi: Chọn hn = 1,2m Chiều cao tổng cộng bể tuyển nổi là: H = hn + hl + hbv Trong đó: hl: chiều cao phần lắng, chọn hl = 0,8 (m) hbv: chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,50 (m) H = 1,2 + 0,8 + 0 5 = 2,5 (m) 4.4.2 Lượng khí cung cấp: Từ = 0,05 => Trong đó: A: lưu lượng khí cần cấp Q: lưu lượng nước thải Sa: hàm lượng ăn lơ lửng 4.4.3 Công suất của máy nén khí: Công suất của máy nén khí: Pc = k . Pm Trong đó: k: hệ số dự trữ, chọn k = 1,2 Pm: năng lượng cần thiết của máy nén khí Tính Pm [3]: (W) Trong đó: m: chỉ số đa biến, m = 1,2 – 1,62. Chọn m = 1,5 R: Hằng số khí, R = T1: Nhiệt độ ban đầu của dòng khí, T1 = 20 + 273 = 293oK P1: Áp suất ban đầu của dòng khí P1 = 1atm P2: Áp suất tuyệt đối ra, P2 = 2,82 atm F: Lưu lượng khối lượng của dòng khí (kg/s) F = ρ.Q : Khối lượng riêng của không khí tại 20oC, ρ = 1,205 (kg/m3) E: Hiệu suất của máy, chọn E = 0,7 Vậy công suất động cơ của máy nén khí: Pc = 1,3.0,31 = 0,403 (kW) Chọn máy nén khí có công suất P = 0,5kW 4.4.4 Thiết kế bình áp lực: Bình áp lực được chế tạo bằng thân hình trụ hàn chịu áp suất, kích thước bình áp lực được tính toán như sau: Chọn thời gian lưu nước ở cột áp lực là = 3 phút Thể tích cột áp lực: V = Q .= Chọn chiều cao cột áp lực H = 1,2m. Đường kính cột áp lực: Sau khi tuyển nổi, hiệu quả khử cặn lơ lửng 70%, khử dầu mỡ 85%, hàm lượng COD qua song chắn rác và bể tuyển nổi giảm 40%, BOD5 giảm 30%. Vậy hàm lượng COD sau tuyển nổi: 1440.(1 – 0,4) = 864 (mg/l) Hàm lượng BOD5 sau tuyển nổi: 840(1 – 0,3) = 588 (mg/l) Hàm lượng SS sau tuyển nổi: 200.(1 – 0,7) = 60 (mg/l) Hàm lượng dầu mỡ sau tuyển nổi: 45.(1 – 0,85) = 6,25 (mg/l) Lượng chất lơ lửng và dầu mỡ thu được mỗi ngày: M = (200.0,7 + 45.0,85).10-3.150 = 26,74(kg/ngày) Giả sử hỗn hợp váng và cặn lắng có hàm lượng chất rắn là 65% Tổng lượng bùn cần xử lý mỗi ngày: Mb = Mhh.0,65 = 26,74.0,65 = 17,4 (kg/ngày) Dung tích bùn tươi cần xử lý: V = Với : khối lượng riêng của bùn tươi, = 1,02kg/l Vậy V = Trong đó: : khối lượng riêng của bùn tươi P: nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp P = 5%[1] (m3/ngày) Bảng 4.7 Kết quả tính toán bể tuyển nổi Kích thước bể Bình áp lực Đường kính 2 Đường kính 0,6 Chiều cao 2,5 Chiều cao 1,2 4.5 BỂ AEROTEN: Sau khi qua bể tuyển nổi, BOD5 đầu vào bể Aeroten là: BOD5 = 840 x (1-0,3) = 588 (mg/l) Hiệu quả làm sạch chất bẩn trong bể Aeroten [2]: Trong đó: S0: BOD5 đầu vào, S0 = 168mg/l S : BOD5 đầu ra, S = 40g/l Vậy Thể tích bể Aeroten [2]: Trong đó: Q: lưu lượng nước thải cần xử lý, Q = 150m3/ngày Y: hệ số sử dụng chất nền cực đại,chọn Y = 0,4mg/mg c: thời gian lưu của bùn hoạt tính, chọn c = 10 ngày X: hàm lượng bùn hoạt tính trong bể, với S0 = 588 mg/l chọn X = 2800mg/l Kd: hệ số phân hủy nội bào, chọn Kd = 0,06 l/ngày (Các hệ số động học chọn theo bảng 15-1 tài liệu [1]) 4.5.2 Kích thước bể: Bảng 4.8 Các kích thước điển hình của bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn: Thông số Giá trị Chiều cao hữu ích, m Chiều cao bảo vệ, m khoảng cách từ đáy đến đầu khuếch tán khí, m Tỉ số rộng : sâu (W : H) 3,0 - 4,6 0,3 - 0,6 0,45 - 0,75 1,1:1 - 2,2:1 Chiều cao của bể, chọn H = 3,5m Diện tích mặt bằng của bể Chọn chiều dài và chiều rộng bể: L x W = 6 x 3,5(m) Chiều cao bảo vệ chọn Hbv = 0,3m Kích thước bể: L x W x H = 6 x 3,5 x 3,8 Thể tích làm việc của bể V = L x W x H = 6 x 3,5 x 3,8 = 73,5m3 4.5.3 Thời gian lưu nước trong bể: (ngày) = 10,76 (h) 4.5.4 Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD5: Tốc độ tăng trưởng của bùn [2]: Lượng bùn sinh ra trong một ngày: (g/ngày) =20,55 (kg/ngày) Tổng cặn lơ lửng sinh ra theo độ tro của cặn (z = 0,2) (kg/ngày) Lượng cặn dư hàng ngày phải xả đi: Pxả Pxả =(kg/ngày) 4.5.5 Lưu lượng xả Qw: Q + Qr S, X Qe , Xe , S Q , S0, X0 Bể lắng II Bể Aeroten Qr , Xr ,S Qw, Xr Từ công thức tính tuổi của bùn: Lưu lượng xả: Trong đó: Xe: nồng độ bùn hoạt tính ra khỏi bể lắng Xe = SSra = 30 mg/l Qe: lượng nước thải đã xử lý đi ra khỏi bể lắng Qe = Q = 150 m3/ngày Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong dung dịch tuần hoàn (mg/l) + Tính Xr: Phương trình cân bằng sinh khối của dòng vào và ra khỏi bể: Qr.Xr = (Q + Qr).X = : tỉ lệ tuần hoàn, chọn α = 0,55 (m3/ngày) Lượng bùn xả hàng ngày: Pxả = Qw.Xr = 2,04 x 7890 = 16080 (g/ngày)16,1 (kg/ngày) 4.5.6 Thời gian tích lũy cặn: (tuần hoàn lại toàn bộ lượng bùn để đạt nồng độ X = 2000mg/l) (ngày) 4.5.7 Kiểm tra chỉ tiêu làm việc của bể Aeroten: Tỉ số khối lượng chất nền trên khối lượng bùn hoạt tính: (mg BOD5/mg bùn.ngày) Tốc độ sử dụngchất nền của 1 gam bùn hoạt tính trong một đơn vị thời gian [2]: (g BOD5/g bùn.ngày) Tải trọng thể tích: (kg BOD5/m3.ngày) 4.5.8 Lượng không khí cần thiết: Theo lý thuyết, lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng sinh học gồm lượng oxy cần để làm sạch BOD5, oxy hóa NH4+ thành NO3- , khử NO3- [1]. (kg O2/ngày) Trong đó: OC0: lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C f: hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD, f = 0,45 – 0,68, chọn f = 0,68 Px: phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư, Px = 21,2 kg/ngày 1,42: hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD N0: tổng hàm lượng Nitơ đầu vào, giả sử qua bể tuyển nổi giảm được 10% Nitơ, khi đó N0 = 60 g/m3 N: tổng hàm lượng Nitơ đầu ra theo tiêu chuẩn, để an toàn chọn N = 20g/m3, 4,57: hệ số sử dụng oxy khi oxy hóa NH4+ thành NO3- (kg O2/ngày) Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế:[1] Trong đó: β: hệ số điều chỉnh lực căng bề mặt theo hàm lượng muối, thường lấy β = 1 Csh: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ứng với nhiệt độ T0C và độ cao so với mặt nước biển tại nhà máy xử lý. Nhà máy thiết kế ở nhiệt độ 200C, Csh=9,08mg/l Cs20: nồng độ oxy bão hòa trong nước sạch ở 200C, Cs20 = 9,08mg/l Cd: nồng độ oxy cần duy trì trong công trình Cd = 1,5-2, chọn Cd = 2mg/l α: hệ số điều chỉnh lưu lượng oxy ngấm vào nước thải, α = 0,6-0,94, chọn α=0,8 (kg O2/ngày) Suy ra lượng không khí cần thiết: Trong đó: : hàm lượng oxy trong không khí (phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm), ở 250C và độ ẩm 85% thì = 0,232 kg/kg không khí : khối lượng riêng của không khí, ở 250C, độ ẩm 85% thì = 1,29 kg/m3 (m3 kk/ngày) Hiệu suất hòa tan oxy vào nước của đĩa khi độ sâu mực nước là 3,5m là 10%, lấy hệ số an toàn f = 1,5, suy ra lượng không khí cần thiết để chọn máy nén khí: (m3/ngày) = 396(m3/h) Lượng không khí cần cấp cho 1m3 nước: (m3 kk/m3 nước) 4.5..9 Tính toán hệ thống cấp khí: Bố trí hệ thống cấp khí có bọt khí kích thước mịn. Dàn ống gồm 1 ống chính, các ống nhánh vuông góc với ống chính, số lượng ống nhánh là 12 ống. Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa, lưu lượng khí đi qua đĩa là 5m3/h Số lượng đĩa khuếch tán khí: (đĩa) Số lượng đĩa khuếch tán trên mỗi ống nhánh: Lấy n = 7 đĩa Tổng số lượng đĩa cần thiết: N = 7.12 = 84(đĩa) Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: 0,5m Khoảng cách giữa 2 đĩa trên cùng một ống nhánh: 0,5m Lưu lượng không khí cần cấp vào bể: Qkk = qd.n = 5.84 = 420(m3/h) Tốc độ chuyển động của dòng khí trong ống dẫn và qua hệ thống phân phối khí là 8-15m/s. Chọn vận tốc khí trong ống chính là 10m/s. Vậy đường kính ống chính là: Chọn đường kính ống chính là 120mm, kiểm tra tốc độ dòng khí trong ống: Chọn số lượng ống nhánh là 12 ống, vận tốc khí trong ống nhánh là 10m/s, suy ra đường kính ống nhánh: Chọn đường kính ống nhánh là 40mm, kiểm tra tốc độ dòng khí trong ống: Vậy: Số lượng ống nhánh trong bể: 12 Tổng số đĩa phân phối khí: N = 84 đĩa Khoảng cách giữa 2 ống nhánh: 0,5m Khoảng cách giữa 2 đĩa trên cùng một ống nhánh: 0,5m. Tính máy nén khí: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn khí [3]: Trong đó: : hệ số ma sát L : chiều dài ống L = 10m : khối lượng riêng không khí tại 200C = 1,205 (kg/m3) d : đường kính ống dẫn khí d = 0,12m : tốc độ dòng khí 11m/s Công suất máy nén khí [3]: Pc = k.Pm Trong đó: k: hệ số dự trữ, chọn k = 1,2 Pm: năng lượng cần thiết của máy nén khí Tính Pm: Trong đó: m: chỉ số đa biến, m = 1,2 – 1,62, chọn m = 1,5 R: hằng số khí T1: nhiệt độ ban đầu của dòng khí T1 = 20 + 273 = 2930K P1: áp suất ban đầu của dòng khí, P1 = 1atm P2: áp suất tuyệt đối ra P2 = P1 + H + Hbv + (hd + hc) + hf Trong đó: H: độ ngập sâu của hệ thống phân phối khí chiều sâu bể H = 3,5 hbv: chiều sâu bảo vệ của bể hbv = 0,3 hf: tổn thất qua thiết bị phân phối, chọn hf = 0,6m hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài đường ống dẫn hc: tổn thất cục bộ tổng hd + hc thường không vượt quá 0,4m Vậy P2 = 3,5 + 0,5 + 0,4 + 0,6 = 5(m) (atm) F: lưu lượng khối lượng của dòng khí (kg/s) F = .Q = 1,205.0,14 (kg/s) E: hiệu suất của máy, chọn E = 0,8 Vậy công suất động cơ máy nén: Pc = 1,2.Pm = 1,2.6,38 = 7,66(kW) Chọn máy nén khí có công suất 8 kW Bảng 4.9 Kết quả tính toán bể Aeroten Kích thước bể Ống phân phối khí Đĩa phân phối khí Chiều dài L (m) 6 Loại ống Số lượng Đường kính (mm) Khoảng cách giữa các ống (mm) Số đĩa/ống nhánh 7 Chiều rộng W (m) 3,5 Ống chính 1 120 500 Khoảng cách giữa các đĩa (mm) 500 Chiều cao H (m) 3,8 Ống nhánh 12 40 4.6 BỂ LẮNG II: Bể lắng đợt II có nhiệm vụ lắng trong nước ở phần trên để xả ra nguồn tiếp nhận và cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại bể Aeroten. Thiết kế bể tròn, phân phối nước vào theo ống trung tâm đứng ở tâm bể và thu nước ra bằng máng thu đặt vòng quanh chu vi bể. Trong bể có thiết bị gạt cặn quay quanh trục đặt ở trung tâm bể để gạt cặn lắng ở đáy bể về hố thu cặn và cặn từ hố thu được xả bằng bơm hút bùn đưa ra ngoài. 4.6.1 Kích thước bể: - Diện tích mặt bằng của bể lắng [1]: (m2) Trong đó: Q: lưu lượng đầu vào, Q = 150 m3/ngày a: hệ số tuần hoàn, a = 0,55 Ct: nồng độ bùn trong dòng tuần hoàn, Ct = 7890 g/m3 C0: nồng độ bùn hoạt tính từ bể Aeroten sang bể lắng II VL: vận tốc nước đi xuống do dòng tuần hoàn tạo ra (m/h) VL được xác định bằng thực nghiệm của Lee 1982 và Wilson 1996 [1] VL = Với: Vmax = 7 (m/h) K = 600 CL = VL =7.e= 0,66 (m/h) (m2) Nếu kể cả diện tích buồng phân phối trung tâm: Sbể = 1,1.5,24 = 5,764(m2) Đường kính bể lắng: Lấy D = 3m Diện tích mặt bằng bể lắng: Đường kính buồng phân phối trung tâm: d = 0,25D = 0,25.3 = 0,75 (m) [1] Diện tích buồng phân phối trung tâm: Diện tích vùng lắng của bể: SL = 7,07 – 0,44 = 6,63 (m2) Tải trọng thuỷ lực: (m3/m2.ngày) Tải trọng bùn [1]: b = b = Chiều cao bể: Chọn chiều cao của bể H = 3m Trong đó: Chiều cao dự trữ trên mặt thoáng h1 = 0,3 m Chiều cao cột nước trong bể 2,7 m Gồm: + Chiều cao phần nước trong h2 = 1,5 m + Chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 2% về tâm h3 = 0,02.1,5 = 0,03 (m) + Chiều cao chứa bùn phần hình trụ h4 = H – (h1 + h2 + h3) = 3 – (0,3 + 1,5 + 0,03) = 1,17 (m) Thể tích làm việc của bể: V = H.S = 2,7.7,07 = 19,09(m3) Thời gian lắng: (ngày) = 2 (h) Trong đó: Thời gian lưu nước: (ngày) = 1,6 (h) Thời gian cô đặc cặn: (ngày) = 2,63 (h) 4.6.2 Tính toán máng tràn: Máng thu nước đặt ở vòng tròn quanh bể có đường kính bằng 0,8 đường kính bể Dm = 0,8.D = 0,8 x 3 = 2,4 (m) Chu vi máng thu nước: Pm = Dm. = 2,4.=7,54 (m) Tải trọng thu nước trên một mét dài của máng: (m3/m.ngày) < 125 (m3/m.ngày) Chọn tấm xé khe hình chữ V với góc ở đáy 900, chiều cao chữ V là 40mm, chiều rộng chữ V là 80mm, số khe trên 1m dài của máng là 5 khe, chiều cao tổng cộng của máng răng cưa là 180mm. Lưu lượng nước qua mỗi khe hình chữ V: =(m3/ngày) = 4,6.10-5 (m3/s) Tổng hợp các thông số thiết kế cơ bản Bảng 4.10 Kết quả tính toán bể lắng II TT Nội dung Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Diện tích mặt bằng của bể S m2 7,07 2 Dung tích bể lắng V m3 18,3 3 Chiều cao của bể H m 3 4 Đường kính của bể D m 3 5 Đường kính buồng phân phối trung tâm d m 0,75 6 Đường kính máng thu nước Dmáng m 2,4 7 Tải trọng thuỷ lực a m3/m2ngày 22,6 4.7 BỂ KHỬ TRÙNG: Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Hóa chất khử trùng là clorua vôi (CaOCl2) hay chính là hypoclorit canxi (Ca(ClO)2.2H2O). Lượng Clo hoạt tính Ya = Trong đó: Ya: lượng clo hoạt tính cần để khử trùng nước thải, kg/h a: liều lượng Clo hoạt tính, a = 5 g/m3 Q: lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/h Ya = Lượng Clo tiêu thụ hàng ngày: Yngày = 24 .Ya Yngày = 24.0,03125 = 0,75(kg/ngày) Lượng Clo được phép dự trữ tối đa cho 1 tháng: Ym = Yngày . 30 = 0,75.30 = 22,5 (kg) * Tính bể tiếp xúc Thời gian lưu nước trong bể = 30 phút Dung tích làm việc của bể: V = Q.= .0,5 = 3,125 (m3) Chọn chiều cao bể H = Hlv + Hbv = 1,5m Trong đó: Hlv: chiều cao làm việc của bể Hlv = 1,2m Hbv: chiều cao bảo vệ Hlv = 0,3 Diện tích thiết diện bể khử trùng Vậy chọn kích thước bể L x W x H = 3 x 1 x 1,5(m) Tổng hợp các thông số thiết kế cơ bản: Bảng 4.11 Kết quả tính toán bể khử trùng TT Nội dung Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Dung tích công tác V m3 3,6 2 Thời gian nước lưu vùng tiếp xúc khử trùng giờ 0,5 3 Diện tích mặt thoáng F m2 3 4 Chiều cao H m 1,5 XỬ LÝ BÙN CẶN: Bùn cặn trong các nhà máy xử lý là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân hủy, dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường vì thế cần có các biện pháp xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là: Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách tách một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước công trình xử lý và giảm thể tích cặn phải vận chuyển tới nơi tiếp nhận. Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các chất hữu cơ ổn định và các chất hữu cơ để dễ dàng tách nước và không gây tác động xấu đến môi trường nơi tiếp nhận. Xác định khối lượng và lưu lượng cặn đưa vào bể: Cặn sau bể lắng đợt I: Qua bể lắng đợt I lắng được 50% cặn lơ lửng. Lượng cặn lắng ở bể lắng I là G1 = Q.0,5.SS Trong đó: Q: lưu lượng nước thải cần xử lý SS: hàm lượng cặn lơ lửng, SS = 400mg/l G1 = 150.0,5.400.10-3 = 30(kg/ngày) Thể tích cặn lắng ở bể lắng I Trong đó: : tỷ trọng hỗn hợp cặn lắng, = 1,02(T/m3) P: nồng độ phần trăm của cặn khô trong hỗn hợp P = 0,05 (m3/ngày) Cặn sau bể tuyển nổi: G2 = 17,4kg/ngày V2 = 0,34m3/ngày Cặn sau bể lắng II: G3 = 13,14 kg/ngày V3 = 2,01m3/ngày Khối lượng cặn đưa vào bể nén bùn: G = G1 + G2 + G3 = 30 + 17,4 + 13,14 = 60,54(kg/ngày) Lưu lượng cặn đưa vào bể nén bùn: V = V1 + V2 + V3 = 0,59 + 0,34 + 2,01 =2,94 (m3) 4.8.2 Bể nén bùn trọng lực: Bể cô đặc cặn trọng lực làm việc như bể lắng đứng hình tròn. Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lắng xuống và được lấy ra từ đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại khu xử lý. Trong bể đặt máy gạt cặn để gạt cặn quanh bể về hố thu trung tâm, để tạo ra các khe hở cho nước chuyển động lên trên, bề mặt trên tay đòn của máy gạt cặn gồm các thanh dọc, khi máy gạt cặn chuyển động quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy nhẹ khối cặn, nước trào lên trên làm cho cặn đặc lại. Khối lượng cặn đưa vào bể mỗi ngày: G = 60,54 kg/ngày Tải trọng bùn trên 1m2 diện tích bể cô đặc trọng lực được chọn theo bảng 14.1 tài liệu [1], chọn a = 20kg/m2.ngày Diện tích bề mặt của bể nén bùn: Đường kính bể: Chọn D = 2m Khi đó diện tích bề mặt bể: Chọn chiều cao bể: H = H1+(H2+Hc)+Hbv = 3,5m Trong đó: H1: chiều cao buồng phân phối trung tâm (có đường kính bằng 20% đường kính bể) H1 = 1m H2+Hc: chiều cao phần chứa bùn hình trụ và phần chop đáy bể H2+Hc = 2,2m Hc: chiều cao phần chóp đáy bể có độ dốc 10% về tâm Hc = H2 = 2,1m Hbv: chiều cao phần bảo vệ, Hbv = 0,3m Thể tích phần chứa bùn của bể: V = (H2+Hc).F = 2,2 . 3,14= 6,908(m3) Lượng bùn rút ra hàng ngày: Trong đó: : tỷ trọng cặn sau bể nén bùn, = 1,005T/m3 P: nồng độ cặn sau khi nén P = 3 – 8% [1], chọn P = 5% Vậy: (m3/ngày) Thời gian lưu cặn: (ngày) Lượng nước dư thu từ bể nén bùn: Qnuocdu = 2,94 – 1,2 = 1,74(m3/ngày) Chọn ống dẫn bùn ra: Chọn ống dẫn bùn vào: Tổng kết kết quả tính toán bể nén bùn: Bảng 4.12 Kết quả tính toán bể nén bùn Bể nén bùn trọng lực Đường kính 2m Chiều cao 3,5m Ống dẫn bùn vào 90mm Ống dẫn bùn ra 90mm Máy lọc ép băng tải: Nguyên lý làm việc: hệ thống lọc ép cặn trên băng tải gồm máy bơm bùn từ bể cô đặc đến thùng hòa trộn hóa chất keo tụ và định lượng cặn, thùng này đặt trên đầu vào của băng tải, hệ thống băng tải và trục ép, thùng đựng và xe vận chuyển cặn khô, bơm nước sạch để ra băng tải, thùng thu nước lọc và bơm nước lọc về đầu khu xử lý. Đầu tiên cặn từ thùng định lượng và phân phối đi vào đoạn đầu của băng tải, ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua cần gạt để san đều cặn trên toàn chiều rộng băng, rồi đi qua trục ép có lực ép tăng dần. Chỉ tiêu thiết kế [1]: Máy ép bùn băng tải trên thị trường có chiều rộng băng từ 0,5 – 3,5m, phổ biến là loại máy có chiều rộng băng 1m; 1,2m; 1,5m và 2m. Chọn chiều rộng băng tải 1m Tải trọng trên 1m rộng của băng tải 90 – 680(kg/m chiều rộng băng.h), chọn tải trọng 150 kg/m.h. Lượng cặn đưa vào ép mỗi ngày: 60,54kg Thời gian vận hành máy mỗi ngày: (phút) 4.9 CAO TRÌNH CỦA TRẠM XỬ LÝ: Cao độ của từng công trình ảnh hưởng lớn đến sơ đồ cao trình của trạm xử lý, để nước thải tự chảy qua các công trình được thì mực nước ở công trình đầu tiên của trạm xử lý phải đạt cao độ đủ để khắc phục tổng tổn thất áp lực qua các công trình. Cao trình các thiết bị được thiết kế để nước thải tự chảy từ đầu dây chuyền ra hệ thống cống chung nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu tốn cho việc vận chuyển này. Cao trình các thiết bị được tính theo chênh lệch mặt thoáng giữa các thiết bị bằng tổn thất áp suất đi qua thiết bị trước và đi qua hệ thống thủy lực giữa 2 thiết bị. Song chắn rác và bể điều hòa: Song chắn rác được đặt trước bể điều hòa, vì vậy tổn thất thủy lực giữa song chắn và hầm bơm chính bằng tổn thất thủy lực của nước thải khi đi qua song chắn rác và bằng 0,0185m Bể tuyển nổi và bể Aeroten: Nước thải từ bể tuyển nổi sang bể Aeroten được dẫn bằng hệ thống ống dẫn có bề mặt nhám = 0,1mm. Chọn vận tốc nước chảy qua hệ thống ống dẫn là 1m/s. Ống dẫn dài 6m Tổn thất áp suất: Trong đó: : tổn thất áp suất do ma sát : tổn thất áp suất cục bộ Tổn thất áp suất do ma sát [3]: Trong đó: : hệ số ma sát L: chiều dài ống dẫn, L = 6m : khối lượng riêng của nước ở 200C, = 998,23 kg/m3 : tốc độ dòng chảy qua ống, = 1 m/s dtd: đường kính tương đương của ống dẫn, dtd = d Chọn d = 0,05m = 50mm phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất lỏng và độ nhám của thành ống dẫn Trong đó: : độ nhớt của nước thải ở 200C, = 1,005.10-3(Ns/m2) [3] Trị số Reynold giới hạn trên của khu vực nhẵn thủy học được xác định như sau: = Chuẩn số Reynold khi xuất hiện vùng nhám được xác định theo công thức sau [3]: Vậy Regh < Re < Ren, khi đó hệ số ma sát được xác định theo công thức: = Vậy =0,16(m) Tổn thất áp suất cục bộ: Trong đó: : hệ số tổn thất cục bộ khuỷu = 0,32; đột thu = 2; ống = 0,5 Đoạn ống dẫn nước thải từ bể tuyển nổi sang bể Aeroten gồm 2 khuỷu, 1 van, do đó: = 0,16(m) Vậy H = 0,16 + 0,16 = 0,32(m) Bể Aeroten và bể lắng II: Nước thải từ bể Aeroten sang bể lắng II được dẫn bằng hệ thống ống dẫn có bề mặt nhám = 0,1mm. Chọn vận tốc nước chảy qua hệ thống ống dẫn là 1m/s. Ống dẫn có chiều dài 6m Tổn thất áp suất: Trong đó: : tổn thất áp suất do ma sát =0,16(m) : tổn thất áp suất cục bộ (đoạn ống gồm 3 khuỷu, 1 đột thu) = 0,176(m) Vậy H =0,16+ 0,176= 0,336(m) Bể lắng II và bể khử trùng: Coi = 0,16m = 0,176m = 0,16 + 0,176 = 0,336(m) Bể khử trùng và hệ thống cống thải: Coi = 0,16m = 0,176m = 0,16 + 0,176= 0,336(m) TÍNH BƠM: Bơm nước thải trong dây chuyền được sử dụng để bơm nước thải từ bể điều hòa và lắng sơ cấp lên bể tuyển nổi. Bơm bùn được sử dụng để vận chuyển bùn từ bể lắng I, II sang bể nén bùn, từ bể nén bùn lên máy lọc ép băng tải. Tính bơm nước thải: Áp suất toàn phần do bơm tạo ra [3]: Trong đó: P1, P2: áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy và hút Coi P1 = Pkhí quyển , P2 = Pbình áp lực = 3,64(atm) 1, 2: vận tốc chất lỏng trong ống đẩy và ống hút của bơm, chọn 1=2 : khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm, = 998,23kg/m3 H0: chiều cao nâng chất lỏng, H0 = 6m hm: áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy : hệ số ma sát, = 0,0265 L: chiều dài đường ống, L = 12m : hệ số tổn thất cục bộ khuỷu = 0,32; van = 15 = 10820,8(N/m2) = 1,1(m) Vậy H = Công suất cần thiết của bơm [3]: Trong đó: Q: năng suất của bơm (m3/s) : khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm, = 998,23kg/m3 H: áp suất toàn phần của bơm : hiệu suất của bơm, chọn = 0,75 Công suất động cơ: Nđ = k.N = 1,25.0,78 = 0,975(kW) Chọn bơm có công suất 1kW Tính bơm bùn: Chọn vận tốc chất lỏng trong ống hút và ống đẩy của bơm là 1m/s Đường kính ống hút và ống đẩy: , chọn d = 0,05m Áp suất toàn phần do bơm tạo ra [3]: Trong đó: P1, P2: áp suất bề mặt chất lỏng không gian đẩy và hút Coi P1 = P2 = Pkhí quyển : khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm, = 1005kg/m3 H0: chiều cao nâng chất lỏng, H0 = 8m hm: áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy : tổn thất áp suất do ma sát L: chiều dài đường ống, L = 10m : hệ số ma sát phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất lỏng và độ nhám của thành ống dẫn Trong đó: : độ nhớt của nước thải ở 200C, = 1,005.10-3(Ns/m2) [3] Trị số Reynold giới hạn trên của khu vực nhẵn thủy học được xác định như sau: = Chuẩn số Reynold khi xuất hiện vùng nhám được xác định theo công thức sau [3]: Vậy Regh < Re < Ren, khi đó hệ số ma sát được xác định theo công thức: = Vậy =0,27(m) : tổn thất áp suất cục bộ = 0,8(m) Vậy H = 8 + 0,27 + 0,8 = 9,07(m) Công suất của bơm [3]: Trong đó: Q: năng suất của bơm (m3/s) : khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm, = 998,23kg/m3 H: áp suất toàn phần của bơm : hiệu suất của bơm, chọn = 0,75 Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 Nđ = 1,3.N = 1,3. 0,14 = 0,182(kW) Chọn bơm có công suất 0,2kW CHƯƠNG V TÍNH TOÁN KINH PHÍ TÍNH TOÁN KINH PHÍ XÂY DỰNG: Căn cứ vào giá cả vật liệu trên thị trường, giá thành xây dựng các công trình như sau: Bảng 5.1 Giá thành xây dựng STT Tên bể Thể tích (m3) Đơn giá (VND/m3) Thành tiền (VND) 1 Bể điều hòa 35 1.000.000 35.000.000 2 Bể tuyển nổi 6 1.200.000 7.200.000 3 Bể Aeroten 80 1.000.000 80.000.000 4 Bể lắng II 21,21 1.200.000 25.452.000 5 Bể khử trùng 4,5 800.000 3.600.000 6 Bể nén bùn 11 1.200.000 13.200.000 Kinhphí xây dựng nhà điều hành kích thước L x W = 3 x 2 là 20.000.000 Vậy chi phí xây dựng: Cxd = 164.452.000 VND TÍNH TOÁN CHI PHÍ THIẾT BỊ: Bảng 5.2 Chi phí thiết bị STT Hạng mục Tên thiết bị Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Song chắn rác Song chắn rác 1 bộ 2.000.000 2.000.000 2 Bể điều hòa và lắng sơ cấp Bơm Công suất động cơ 1kW 2 bộ 4.500.000 9.000.000 3 Bể tuyển nổi Hệ thống thiết bị tuyển nổi 1 bộ 20.000.000 20.000.000 Máy nén khí Công suât 0,5kW 2 bộ 30.000.000 60.000.000 Bơm bùn thải Công suất 0,2kW 2 bộ 3.500.000 7.000.000 4 Bể Aeroten Máy thổi khí Công suât 8kW 2 bộ 55.000.000 110.000.000 Dàn ống sục khí Đĩa phân phối khí 1 bộ 25.000.000 25.000.000 5 Bể lắng II Mô tơ giàn quay 2 cái 3.000.000 6.000.000 Thanh gạt bùn, thanh đỡ 1 bộ 10.000.000 10.000.000 Bơm bùn Công suất 0.2kW 2 bộ 3.500.000 7.000.000 Máng thu nước răng cưa 1 bộ 5.000.000 5.000.000 Ống phân phối trung tâm 1 bộ 5.000.000 5.000.000 8 Bể khử trùng Bơm định lượng hóa chất (USA) 1 bộ 7.500.000 7.500.000 9 Bể nén bùn Thanh gạt bùn, thanh đỡ 1 bộ 10.000.000 10.000.000 Bơm bùn Công suất 0,2kW 2 bộ 3.500.000 7.000.000 10 Máy ép bùn băng tải 1 cái 50.000.000 50.000.000 11 Hệ thống đường ống công nghệ Ống, van 30.000.000 30.000.000 12 Hệ thống động lực và chiếu sang Tủ điều khiển tự động Hệ thống điện, thắp sáng 1 bộ 30.000.000 30.000.000 13 Hệ thống an toàn Cầu thang, lan can, sàn công tác 1 bộ 15.000.000 15.000.000 14 Vận chuyển, lắp đặt 15.000.000 15.000.000 Tổng chi phí 430.500.000 CHI PHÍ VẬN HÀNH: Chi phí điện năng: Bảng 5.3 Điện năng tiêu thụ của các thiết bị Công trình Tên thiết bị Điện năng tiêu thụ Thời gian vận hành trong 1 ngày Bể điều hòa Bơm nước thải 1kW 24 Bể tuyển nổi Máy nén khí 0,5kW 24 Bể Aeroten Máy nén khí 8kW 24 Bể lắng II Bơm bùn 0,2kW 24 Bể khử trùng Bơm định lượng 0.08kW 24 Bể nén bùn Bơm bùn 0.4kW 0.42 Điện chiếu sáng 0.2kW 10 Tổng điện năng tiêu thụ trong 1 ngày 236,8kWh Giá điện sản xuất: 1000VND/kWh điện Tổng chi phí điện năng trong 1 năm: 236,8 x 1000 x 365 = 86.432.000(VND) => Tổng chi phí điện năng trong 10 năm:Cđ =86.432.000 x 10 =864.320.000(VND) Chi phí nhân công: Số lượng nhân viên: 2 người Mức lương: 1.200.000VND/người.tháng Chi phí nhân công trong 10 năm: Cnc = 1.200.000 x 2 x 12 x 10=288.000.000(VND) Chi phí hóa chất: Bảng 5.4 Chi phí hóa chất Tên hóa chất Sử dụng Đơn giá (VND/kg) Thành tiền (VND) CaOCl2 0,75 kg/ngày = 273,75 kg/năm 1500 410.625 Chi phí hóa chất sử dụng trong 10 năm: Chc = 4.106.250(VND) Vậy tổng chi phí vận hành trong 10 năm: Cvh = Cđ + Cnc + Chc =86.432.000 + 288.000.000 + 4.106.250 = 1.156.426.250(VND) 5.4 CHI PHÍ XỬ LÝ 1M3 NƯỚC THẢI CÓ TÍNH KHẤU HAO THIẾT BỊ: Tổng chi phí: S = Cxd + Ctb + Cvh = 164.452.000 + 430.500.000 + 1.156.426.250 = 1.751.378.250(VND) Để tính toán chi phí xử lý 1m3 nước thải ta áp dụng công thức: Trong đó: G: chi phí xử lý 1m3 nước thải Q: lượng nước thải xử lý trong 10 năm, m3 Vậy (VND/m3 nước thải)3200(VND/m3 nước thải) Nhận thấy với chi phí tính toán như trên thì hệ thống xử lý này: về mặt kinh tế có thể chấp nhận được. KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất 150m3/ngày đêm cho một nhà máy CBTS” được hình thành dựa trên kiến thức đã học những năm qua và được thể hiện qua 5 chương, 5 bản vẽ kỹ thuật. CBTS là một trong những ngành công nghiệp quan trọng của nước ta, ngành đã đóng góp rất lớn vào tổng thu nhập quốc dân và tạo nhiều việc làm nhưng sản xuất và khai thác của ngành đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường sống và ảnh hưởng không nhỏ đến sức khoẻ cộng đồng, vì vậy việc xử lý ô nhiễm mang tính cấp thiết và có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển bền vững ngành CBTS. Về mức độ ô nhiễm nước thải ngành CBTS có thể kết luận như sau: hầu hết các cơ sở đều có độ nhiễm bẩn vượt giới hạn cho phép nhiều lần: SS 1 -5 lần, BOD 3-18 lần, COD 2 – 14 lần, Nts đến 1,8 lần, Pts đến 4,2 lần, hàm lượng dầu mỡ động vật đến 2,6 lần. mức độ ô nhiễm của nước thải tại các cơ sở CBTSĐL quy mô vừa và nhỏ hiện nay được đánh giá ở ngưỡng từ trung bình đến rất nặng. Đồ án đã đưa ra một số giải pháp giảm thiểu việc tiêu thụ nước từ đó giảm lượng nước thải, giảm được chi phí xử lý nước thải. Trên cơ sở tham khảo các thông số về thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải của một số nhà máy CBTS, cùng với cơ sở lý thuyết và tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế, em đã chọn và tính toán một hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy CBTS. Kết quả cho thấy: + Về mặt kỹ thuật: nước thải sau khi qua song chắn rác được dẫn đến bể điều hòa kết hợp với lắng sơ cấp, sau đó được bơm lên bể tuyển nổi và thực hiện quá trình tuyển nổi áp lực. Nước thải sau khi qua bể lắng và bể tuyển nổi giảm được một phần hàm lượng COD, BOD5 được đưa vào xử lý ở bể Aeroten. Sau đó nước thải có lẫn bùn hoạt tính được dẫn vào bể lắng thứ cấp để tách bùn. Một phần lượng bùn từ bể lắng thứ cấp được bơm tuần hoàn lại bể Aeroten để đảm bảo hiệu quả xử lý. Sau đó nước trong sẽ chảy qua bể tiếp xúc khử trùng và hòa trộn chung với dung dịch Clorine nhằm diệt các vi khuẩn. Nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945 – 2005(loại B) rồi chảy ra nguồn tiếp nhận ở gần đó. Hiệu quả xử lý của hệ thống: Chỉ tiêu BOD5 COD SS N P Đầu vào (mg/l) 1200 1800 400 75 10 Đầu ra (mg/l) 50 100 80 30 6 Hiệu quả xử lý (%) 95 94 80 60 40 + Về kinh tế: sau khi tính toán kinh tế với các chi phí vận hành và chi phí đầu tư thì giá thành xử lý 1m3 nước thải là 3200 với niên hạn giả sử là 10 năm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TS. Trịnh Xuân Lai. Tính toán và thiết kế các công trình xử lý nước thải. NXB Xây dựng, Hà Nội - 2000 2. TS. Đặng Xuân Hiển. Bài giảng Xử lý nước thải K47QN, Viện KH&CNMT, Đại học Bách khoa Hà Nội 3.TS. Trần Xoa, TS. Nguyễn Trọng Khuông, KS. Hồ Lê Viên. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 1. NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội - 2006 4. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ. Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội – 2000 5. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội – 2005 6. PGS.TS. Hoàng Văn Huệ, PGS.TS. Trần Đức Hạ. Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội – 2001 7. www.moi.gov.vn 8. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân. Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – tính toán thiết kế công trình. NXB ĐH Quốc gia TP.HCM – 2004 9. PGS.TS Nguyễn Thị Sơn. Bài giảng Hoá sinh môi trường K47QN, Viện KH&CNMT, Đại học Bách khoa Hà Nội. 10. PGS.TS Nguyễn Thị Sơn. Giáo trình thí nghiệm thực hành Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học K47QN, Viện KH&CNMT, Đại học Bách khoa Hà Nội. 11. PGS.PTS. Hoàng Huệ. Xử lý nước thải. NXB Xây dựng, Hà Nội – 1996 12. Bộ thủy sản. Kỷ yếu hội thảo toàn quốc về khai thác, chế biến và dịch vụ hậu cần nghề cá. NXB Nông nghiệp, Hà Nội – 2005 13. Tạp chí thuỷ sản, số 4 – 2005 14. Tạp chí thuỷ sản, số 1 – 2006 15. Lê Minh Nguyệt. Công nghệ chế biến lạnh đông thuỷ sản. NXB Nông nghiệp, TP.HCM – 2003 16. Nguyễn Thị Lệ Diệu. Nguyên liệu thuỷ sản. NXB Nông nghiệp, Hà Nội – 1997 PHỤ LỤC